Nghiên cứu quá trình ép cháy vật liệu tổ hợp cu cr

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN QUỐC VIỆT NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH ÉP CHẢY VẬT LIỆU TỔ HỢP Cu – Cr Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS TRẦN VĂN DŨNG PGS TS PHẠM VĂN NGHỆ HÀ NỘI 2012 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu luận văn khoa học Các số liệu, kết nghiên cứu luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình nghiên cứu trƣớc Tác giả luận văn Nguyễn Quốc Việt MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục bảng Danh mục cách hình vẽ, đồ thị Lời mở đầu Chƣơng I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT VẬT 12 LIỆU Cu-Cr 1.1 KHÁI NIỆM CHUNG 12 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, SẢN XUẤT VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC 13 HÀN 1.3 HỢP KIM Cu – Cr – VẬT LỆU ĐIỆN CỰC HÀN CHỦ YẾU 15 1.4 VẬT LIỆU TỔ HỢP NỀN ĐỒNG – VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC HÀN 18 TIỀM NĂNG 1.4.1 Khái niệm vật liệu tổ hợp cốt h t 18 1.4.2 Đặc điểm vật liệu tổ hợp hố bền phân tán 19 1.5 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP CỐT 20 HẠT MỊN 1.5.1 Chuẩn bị hỗn hợp bột kim lo i 21 1.5.2 Nghiền trộn học hỗn hợp bột kim lo i 23 1.5 2.1 Các d ng máy nghiền trộn học 23 1.5.2.2 Các giai đo n trình nghiền trộn học 26 1.5.3 Quá trình ép t o hình sơ 27 1.5.4 Quá trình thiêu kết 29 1.5.5 Ép chảy vật liệu tổ hợp xốp 31 KẾT LUẬN CHƢƠNG I 40 Chƣơng II VẬT LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 41 2.1.1 Lựa chọn vùng khảo sát thành phần hỗn hợp kim lo i Cu-Cr 41 2.1.2 Tính tốn phối liệu 43 2.2 THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU 43 2.2.1.Thiết bị phối liệu 43 2.2.2 Thiết bị nghiền trộn học 44 2.2.3 Thiết bị ép t o hình sơ ép chảy 46 2.2.4 Thiết bị thiêu kết 46 2.3 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 47 2.3.1 Phƣơng pháp xác định độ xốp 47 2.3.2 Xác định độ cứng VLTH Cu-Cr 49 2.3.3 Xác định tổ chức tế vi VLTH Cu-Cr 49 2.3.4 Xác định hình thành biến đổi thành phần pha VLTH 49 2.3.5 Dự báo độ dẫn điện 51 2.3.6 Tối ƣu hóa cơng nghệ chế t o VLTH Cu-Cr 52 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG II 59 Chƣơng III KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM CHẾ TẠO VẬT LIỆU TỔ HỢP Cu-Cr 60 3.1 CHUẨN BỊ VÀ NGHIỀN TRỘN HỖN HỢP KIM LOẠI Cu-Cr 60 3.1.3 Nghiền trộn hỗn hợp bột kim lo i 60 3.2 ÉP TẠO HÌNH SƠ BỘ 66 3.3 THIÊU KẾT 66 3.3.1 Chế độ thiêu kết 66 3.3.2 Kết q trình hồn ngun - thiêu kết 67 3.4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN KẾT QUẢ CHẾ TẠO VLTH XỐP Cu-Cr 68 3.4.1 Kết đo độ xốp VLTH xốp Cu-Cr 3.4.2 Xác định độ cứng VLTH xốp Cu-Cr 68 3.4.3 Tổ chức tế vi VLTH xốp Cu-Cr 70 3.4.4 Dự báo độ dẫn điện VLTH xốp Cu-Cr 72 3.5 KẾT LUẬN CHƢƠNG 69 73 Chƣơng IV: KỸ THUẬT NGHIỆM ÉP CHẢY PHÔI VẬT LIỆU TỔ HỢP XỐP Cu-Cr 75 4.1 SƠ ĐỒ ÉP CHẢY PHÔI VẬT LIỆU TỔ HỢP XỐP Cu-Cr 75 4.2 CÁC PHƢƠNG ÁN ÉP CHẢY PHÔI VLTH XỐP Cu-Cr 76 4.2.1 Phƣơng án 1: Ép phơi VLTH xốp Cu-Cr khơng có vỏ bọc 77 4.2.2 Phƣơng án 2: Ép phôi VLTH xốp Cu-Cr cốc đồng 79 4.3 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA PHÔI Cu-Cr SAU ÉP CHẢY 80 4.3.1 Xác định độ xốp 81 4.3.2 Xác định độ cứng vật liệu Cu-Cr 81 4.3.3 Xác định tổ chức tế vi vật liệu Cu-Cr 82 4.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG IV 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 83 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tựa bảng Trang 1.1 Một số điện cực hàn cắt thông dụng thị trường Việt Nam 13 1.2 Các thông số đặc trưng số nguyên tố 16 2.1 Điều kiện thí nghiệm chọn 54 2.2 2.3 4.1 Ma trận kế hoạch thực nghiệm kết thí nghiệm Sự phụ thuộc độ xốp vào thông số công nghệ Kết trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-5%(khối lượng)Cr 4.2 Bảng kết đo độ xốp mẫu vật liệu sau ép chảy 81 4.3 Bảng kết đo độ cứng mẫu vật liệu sau ép chảy 81 5569 70 77 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình Tựa hình Trang 1.1 Giản đồ trạng thái 17 1.2 1.3 Giới hạn vùng bão 17 22 1.4 1.5 Quy trình cơng nghệ chế tạo sản phẩm VLTH cốt hạt mịn phương pháp nghiền trộn học- thiêu kết kết hợp biến dạng tạo hình Một số thiết bị thông dụng dùng để nghiền trộn học Sơ đồ nguyên lý nghiền bi máy nghiền cánh khuấy 1.6 Các giai đoạn trình nghiền trộn học vật liệu dẻo - dẻo 26 1.7 Các giai đoạn trình nghiền trộn học vật liệu dẻo – dịn Kích thước khn ép tạo hình sơ Bề mặt tiếp xúc hỗn hợp vật liệu bột trước sau thiêu kết 26 1.8 1.9 1.10 2.1 Sơ đồ ép chảy thuận ép chảy ngược Giản đồ trạng thái Cu – Cr ¶nh h-ëng nguyên tố khác đến độ cứng lâu cđa Cu ë 24 25 28 30 31 42 nhiƯt ®é cao 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Ảnh SEM hình dạng mẫu hỗn hợp bột ban đầu Cân điện tử độ xác 10-4g Máy nghiền bi kiểu cánh khuấy nhóm nghiên cứu tự chế tạo Một số chi tiết máy nghiền cánh khuấy Máy ép thủy lực 100 T 42 2.7 2.8 2.9 3.1 Lò thiêu kết Linn 1300 47 47 50 50 3.2 3.3 3.4 Giản đồ nhiễu xạ X-ray mẫu hỗn hợp vật liệu bột ban đầu Giản đồ nhiễu xạ X-ray mẫu hỗn hợp vật liệu bột sau 6h nghiền Giản đồ nhiễu xạ X-ray mẫu vật liệu sau thiêu kết 62 63 64 3.5 Giản đồ thiêu kết mẫu Cu-Cr 67 Kính hiển vi điện tử quét FEI quanta 200 Máy phân tích Rơnghen D5005 – SIEMENS Ảnh SEM hình dạng mẫu hỗn hợp bột Cu- Cr 44 45 45 46 3.6 Kết phân tích EDX mẫu sau thiêu kếtở 9000C, thời gian 3,7 68 Ảnh hiển vi quang học mẫu Cu-5% (khối lượng) Cr sau thiêu kết 9000C 1h, 71 Ảnh SEM mẫu Cu-5% (khối lượng)Cr sau thiêu kết 900 C 1h (X 30.000) 71 3.10 Kết phân tích EDS mẫu Cu-5% (khối lượng) Cr sau thiêu kết 9000C 1h (X 30.000) Sù phô thuéc độ dẫn điện VLTH Cu-Cr vào hàm l-ợng %Cr 72 73 4.1 Sơ đồ trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr 75 4.2 Ảnh mẫu thí nghiệm sau ép chảy 78 4.3 Sơ đồ mẫu ép chảy VLTH xốp Cu- 5% (khối lượng) Cr cốc đồng Ảnh mẫu ép chảy vật liệu tổ hợp Cu – Cr 79 80 3.8 3.9 4.4 4.5 4.6 Tiết diện dọc mẫu ép chảy phôiVLTH xốp xốp Cu-5% (khối lượng)Cr Ảnh chụp kim tương tổ chức tế vi mẫu ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr 80 82 LỜI MỞ ĐẦU Trong nghiệp Cơng nghiệp hóa, Hiện đ i hóa Việt Nam việc sử dụng máy hàn, cắt ngày phổ biến thông dụng đặc biệt máy hàn cắt plasma Với ƣu điểm bất cắt đƣợc cắt đƣợc chi tiết có biên d ng phức t p, chi tiết dày(30-50mm) với m ch cắt nhỏ, sản phẩm sau cắt có độ xác cao, sử dụng ln làm chi tiết đƣợc sử dụng làm phơi có độ xác cao cho ngun cơng chế t o khác Từ đẫn đến giảm chi phí, thời gian gia công nguyên công sau Việc sử dụng rộng rãi máy hàn cắt plasma dẫn đến nhu cầu sử dụng điện cực hàn cắt lớn Trên thị trƣờng sử dụng chủ yếu điện cực hàn, cắt đƣợc chế t o từ đồng hợp kim đồng, ví dụ nhƣ Cu-Cr… Đài Loan, có giá thành khơng cao nhƣng tuổi thọ ( khoảng 2h cắt liên tục), mỏ hàn cắt Pháp có tuổi thọ cao ( khoảng 6h) nhƣng giá thành đắt Dẫn đến việc nghiên cứu chế t o điện cực hàn cắt có độ bền nhiệt cao, giá thành rẻ yêu cầu thiết thực Trong thực tế nghiên cứu giới việc chế t o vật liệu điện cực hàn cắt vấn đề cấp thiết Đặc biệt đời vật liệu tổ hợp với ƣu điểm bật kết hợp tính chất ƣu việt vật liệu khác để t o đặc tính hồn tồn mà khơng làm thay đổi tính chất vơn có vật liệu cũ Với ƣu điểm bật đó, hồn tồn ứng dụng vật liệu tổ hợp để nghiên cứu chế t o vật liệu mỏ hàn cắt Ở nƣớc ta, việc nghiên cứu chế t o vật liệu điện cực hàn đƣợc triển khai với công nghệ chế t o hợp kim Cu – Cr Tuy nhiên với cơng nghệ nấu luyện lị chân khơng dẫn đến giá thành cao Chính giai đo n nghiên cứu thiếu thiết bị đòi hỏi đầu tƣ lớn nên chƣa thành công Trƣờng Đ i học Bách Khoa Hà Nội vài năm gần có số nghiên cứu chế t o vật liệu tổ hợp kim lo i nói chung, vật liệu tổ hợp Cu-Cr nói riêng Việc nghiên cứu vật liệu tổ hợp kim lo i, đƣợc phát triển theo hai hƣớng chính, là: nghiên cứu phƣơng pháp chế t o vật liệu nghiên cứu phƣơng pháp công nghệ t o hình chi tiết, sản phẩm từ vật liệu tổ hợp kim lo i Có nhiều phƣơng pháp t o hình vật liệu tổ hợp việc sử dụng phƣơng pháp biến d ng t o hình phƣơng pháp hữu hiệu Tuy nhiên nghiên cứu biến d ng t o hình vật liệu tổ hợp cịn so với nhu cầu Việc nghiên cứu thành cơng mở hứng tốt cho việc nghiên cứu phƣơng pháp t o hình vật liệu tổ hợp Với tiềm to lớn đó, tác giả lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr” để nghiên cứu Việc đề tài nghiên cứu thành cơng mở đƣợc hƣớng mẻ triển vọng lĩnh vực t o hình vật liệu tổ hợp Bản luận văn đƣợc trình bày thành chƣơng Chƣơng I tổng quan tình hình nghiên cứu sản xuất vật liệu điện cực hàn Chƣơng II, III tác giả trình bày phƣơng pháp nghiên cứu, kỹ thuật thực nghiệm chế t o vật liệu tổ hợp Cu-Cr Chƣơng IV kỹ thuật thực nghiệm ép chảy phôi vật liệu tổ hợp Cu-Cr Cuối kết luận số kiến nghị luân văn Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Trần Văn Dũng, ngƣời tận tình hƣớng dẫn, gợi ý cho lời khuyên bổ ích việc nghiên cứu hoàn thành luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn PGS TS Ph m Văn Nghệ, TS Nguyễn Đặng Thủy, ngƣời đóng góp ý kiến động viên quý báu trình tác giả làm luân văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Kỹ thuật vật liệu, Bộ môn Cơ học vật liệu Cán kim lo i, Bộ mơn Gia cơng áp lực, phịng thí nghiệm Cơng nghệ vật liệu kim lo i, Phịng thí nghiệm Bộ môn Gia công áp lực Trƣờng Đ i học Bách Khoa Hà Nội t o điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ chân tình b n nhóm nghiên cứu suốt trình làm thực nghiệm đề tài 10 là: áp lực ép sơ 400 MPa, khoảng nhiệt độ thời gian thiêu kết từ 800  9000C từ  2h - Khi áp lực ép tăng nhìn chung độ xốp vật liệu Cu-5% (khối lƣợng) Cr giảm, độ xốp vật liệu nằm khoảng  15%, đặc biệt với mẫu thiêu kết nhiệt độ cao thời gian dài, độ xốp cao Đây chƣa phải kết mong muốn, cần nghiên cứu thêm để giảm độ xốp vật liệu 74 Chƣơng IV KỸ THUẬT NGHIỆM ÉP CHẢY PHÔI VẬT LIỆU TỔ HỢP XỐP Cu-Cr 4.1 SƠ ĐỒ ÉP CHẢY PHÔI VẬT LIỆU TỔ HỢP XỐP Cu-Cr Sơ đồ ép chảy phôi vật liệu tổ hợp Cu-Cr đƣợc thực nhƣ hình 4.1 Ø100 Ø50 45 Ø22 100 145 Ø20 Ø120 Hình 4.1 Sơ đồ trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr 1: Áo khuôn, 2: Buồng ép, 3: Dẫn hướng, 4: Chày ép chảy, 5: Chày lớn 75 Quá trình ép chảy tiến hành máy ép thủy lực 100 t i phịng thí nghiệm Cơng nghệ cán - ép kim lo i, Viện Khoa học Kỹ thuật vật liệu, Trƣờng Đ i học Bách Khoa Hà Nội Mẫu thí nghiệm sau thiêu kết đƣợc làm s ch, đƣa vào buồng ép chảy Buồng ép chảy đƣợc nửa khuôn ép vật liệu 9XC qua nhiệt luyện nên có độ cứng cao Buồng ép chảy đƣợc đặt áo khn nhờ có góc đƣợc chế t o ăn khớp với Áo khuôn đƣợc làm thép C45 đƣợc nhiệt luyện Khuôn ép đƣợc chế t o để ép chảy thuận phơi có kích thƣớc từ 22 xuống 20 Hệ số biến d ng vật liệu trình ép là: Để thuận lợi cho trình ép chảy q trình ép khn ép chảy chày ép đƣợc bôi lớp dầu bôi trơn để giảm ma sát chày ép thành khuôn Chày ép chảy đƣợc làm vật liệu 9XC đƣợc nhiệt luyện chày ép đƣợc lằm hoàn toàn phần dẫn hƣớng khuôn để đảm bảo an tồn q trình ép chảy 4.2 CÁC PHƢƠNG ÁN ÉP CHẢY PHƠI VLTH XỐP Cu-Cr Q trình ép chảy đƣợc tiến hành theo phƣơng án: Phƣơng án 1: Ép phơi VLTH xốp Cu-Cr khơng có vỏ bọc; Phƣơng án 2: Ép phôi VLTH xốp Cu-Cr cốc đồng Việc đựng phôi VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng)Cr cốc đồng giải đƣợc số vấn đề quan trọng sau: - Phôi VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng) Cr sau thiêu kết có độ cứng cao, bề mặt nhám nên hệ số ma sát phôi VLTH với khuôn ép chảy lớn, khó biến d ng Nên đƣợc đựng cốc đồng tham gia trình ép chảy vỏ đồng có độ mềm dẻo cao, có tác động nhƣ lớp bôi trơn kim lo i, làm cho phôi VLTH xốp biến d ng dẻo dễ dàng; 76 - Mặt khác, sau biến d ng dẻo phôi VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng) Cr liên kết chặt với vỏ đồng t o đƣợc phôi bimetall Cu + Cu-5% (khối lƣợng)Cr Phôi bimetall Cu + Cu-5% (khối lƣợng)Cr có độ bền nhiệt cao thành phần VLTH Cu-5% (khối lƣợng)Cr Cịn bề mặt phơi, sau bề mặt điện cực hàn cắt, đồng nguyên chất có độ dẫn điện cao theo chất đồng - Trong trƣờng hợp ép chảy nóng cốc đồng đƣợc hút chân khơng có khí trơ bảo vệ Khi phơi VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng) Cr khơng bị ơxi hóa 4.2.1 Phƣơng án 1: Ép phơi VLTH xốp Cu-Cr khơng có vỏ bọc Kết ép chảy phôi xốp Cu-5% (khối lƣợng) Cr đƣợc dẫn bảng 4.1 hình ảnh phơi sau ép theo chế độ khác đƣợc biểu diễn hình 4.2 Bảng 4.1 Kkết trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-5%(khối lượng)Cr TT Chỉ tiêu Mẫu ĐVT 1 Kích Thƣớc (Dxh) mm Dph/Dsp mm 22x44 22x35 22x45 22x47 22x42 22x40 22/20 22/20 22/20 22/20 22/20 22/20 Áp lực dầu Kg/cm 100 100 100 100 100 100 Áp lực ép MPA 206 206 206 206 206 206 77 Hình 4.2 Ảnh mẫu thí nghiệm sau ép chảy Sau tiến hành bƣớc thí nghiệm ép chảy mẫu vật liệu nhận thấy mẫu thí nghiệm sau ép chảy sảy tƣợng phân lớp , bề mặt bị nứt vỡ điều giải thích Mẫu thí nghiệm sau ép sơ thiêu kết có độ xốp tƣơng đối cao, lực liên kết h t kim lo i mẫu cịn yếu, q trình ép chảy dƣới tác dụng lực ép lớn, đặc biệt t i vùng biến d ng dẫn đến h t bột vật liệu vỗn liên kết yêu bị phá hủy phân lớp nứt vỡ Ở mẫu thí nghiệm số 5, tác giả tiến hành tăng thời gian thiêu kết nhằm làm tăng thêm liên kết h t bột với xong sau ép chảy xảy tƣợng phân lớp nứt nhƣ mẫu thí nghiệm trƣớc Từ thí nghiệm tác giả đƣa kết luận : khó tiến hành ép chảy vật liệu xốp phƣơng pháp ép thông thƣờng, mẫu thí nghiệm sau ép chảy bị hỏng, khơng thể làm phôi để chế t o mỏ hàn cắt nhƣ mục đích đề tài hƣớng tới Cần phải tiến hành thêm thí nghiềm với điều kiện ép khác 78 4.2.2 Phƣơng án 2: Ép phôi VLTH xốp Cu-Cr cốc đồng 15 30 22 Hình 4.3.Sơ đồ mẫu ép chảy VLTH xốp Cu- 5% (khối lượng) Cr cốc đồng 1- cốc đồng, 2- VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng Cr Việc ép phôi VLTH xốp VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng) Cr thất b i, mẫu bị phân lớp dùng làm phôi chế t o mỏ hàn cắt sau này, tác giả đƣa phƣơng án sử dụng cốc đồng để làm vỏ bọc khối vật liệu tổ hợp Khi q trình ép lớp vỏ đồng có tác dụng nhƣ lớp bơi trơn thành khuôn khối vật liều tổ hợp Cu-Cr, làm giảm phân lớp khối vật liệu xuất qua vùng biến d ng Kết ép chảy phôi VLTH xốp Cu-5% (khối lƣợng )Cr đựng cốc đồng đƣợc thể hình 4.4 4.5 79 b a Hình 4.4 Ảnh mẫu ép chảy vật liệu tổ hợp Cu – Cr a- trƣớc ép, b- sau ép Mẫu Trƣớc ép chảy Mẫu 2: trình ép chảy Mẫu 3: sau trình ép chảy Hình 4.5 Tiết diện dọc mẫu ép chảy phôiVLTH xốp xốp Cu-5% (khối lượng )Cr Sau ép chảy thu đƣợc kết khả quan, mẫu sau ép không bị phân lớp, không thấy vết nứt xuất 4.3 XÁC ĐỊNH MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA PHƠI Cu-Cr SAU ÉP CHẢY Mẫu thí nghiệm sau ép chảy đƣợc tiến hành bổ đôi, cắt lát thành Mẫu ứng với trình trƣớc, trong, sau ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr 80 Mẫu sau đƣợc bổ, chia tác giả tiến hành làm s ch xác định tính chất mẫu 4.3.1 Xác định độ xốp Với phƣơng pháp đo độ xốp nhƣ giới thiệu trên, tác giả tiến hành xác định độ xốp mẫu ép chảy vật liệu Cu-Cr thu đƣợc kết sau Bảng 4.2 Bảng kết đo độ xốp mẫu vật liệu sau ép chảy Mẫu thí nghiệm Độ xốp (%) Mẫu Mẫu ( trƣớc ép chảy) ( trình ép chảy) 6,9 6,5 Mẫu ( sau ép chảy) 6,2 4.3.2 Xác định độ cứng vật liệu Cu-Cr Bảng 4.2 Bảng kết đo độ cứng mẫu vật liệu sau ép chảy Mẫu thí nghiệm Độ cứng (HV) Mẫu Mẫu ( trƣớc ép chảy) 110 ( trình ép chảy) 115 81 Mẫu ( sau ép chảy) 119 4.3.3 Xác định tổ chức tế vi vật liệu Cu-Cr Mẫu ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr : trƣớc biến d ng : biến d ng : sau biến dang Hình 4.6 Ảnh chụp kim tương tổ chức tế vi mẫu ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr 4.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG IV Đã chế t o thành công vật liệu tổ hợp Cu-Cr bằn phƣơng pháp nghiền trộn học Việc ép chảy vật liệu tổ hợp Cu-Cr khó khăn vật liệu tổ hợp đƣợc bao bọc lớp vỏ ngồi thi có khả thành cơng Cần tiến hành bƣớc kiểm tra phân tích tính chất vật liệu sau ép chảy Từ kết việc phân tích tính chất mẫu vật liệu ta nhận thấyMẫu thí nghiệm sau ép chảy Độ xốp vật liệu giảm đáng kể, qua độ cứng tăng lên sau ép Nhìn vào Hình 4.3 thấy rõ biến d ng h t vật liệu sau ép chảy trƣớc biến d ng có d ng lập phƣơng to, nhƣng sau tiến hành ép chảy hình d ng h t vật liệu trở lên rát mỏng kéo dài Mẫu thí nghiệm sau ép tính đƣợc cải thiện đáng kể, vết nứt khơng cịn xuất nhƣ ép khơng có áo đồng Với điều kiện hồn tồn sử dụng mẫu vật liệu để tiến hành chế t o thử chí mỏ hàn cắt nhƣ mục đính đề tài mong muốn hƣớng tới 82 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Tổng hợp toàn kết nghiên cứu từ rút kết luận sau: - Qui trình cơng nghệ chế t o vật liệu tổ hợp Cu-Cr phƣơng pháp nghiền trộn đƣợc thiết lập hoàn toàn hợp lý - Về mặt thực nghiệm hồn tồn tổng hợp đƣợc pha nano Cr phân tán Cu, với kích cỡ h t nano Cr siêu mịn khoảng 50  200 nm - Độ cứng vật liệu Cu-Cr tăng lên rõ rệt so với vật liệu Cu nguyên chất, khẳng định pha nano Cr hóa bền Cu cách hiệu - Cr không t o liên kim với Cu, hịa tan vào Cu nên không gây ảnh hƣởng nhiều đến độ dẫn điện Cu - Với thời gian tốc độ nghiền trộn khảo sát hợp lý để tổng hợp nanocompozit Cu-Cr vật liệu tổ thu đƣợc chƣa bị lẫn t p trình trình nghiền trộn học gây - Việc t o vật liệu tổ hợp nanocompozit Cu-Cr Cu cốt h t Cr kim lo i phân tán với tính chất đƣợc khảo sát mở triển vọng lớn cho việc chế t o ứng dụng vật liệu bền nhiệt có điện dẫn cao cho ngành kỹ thuật đặc biệt cho ngành kỹ thuật điện chế t o lo i điện cực hàn 5.2 KIẾN NGHỊ Qua q trình làm luận văn có đƣợc kết định Hƣớng phát triển tiếp theo, tác giả có số kiến nghị đƣợc đề xuất nhƣ sau: 83 Nghiên cứu cụ thể yếu tố công nghệ chế độ ép - thiêu kết để có đƣợc chất lƣợng vật liệu Cu-Cr tốt nhất, đáp ứng đƣợc yêu cầu vật liệu chế t o điện cực nói riêng vật liệu bền nhiệt có điện dẫn cao nói chung Thực phƣơng pháp ép nóng, phƣơng pháp gia cơng áp lực (cán, rèn), ép chảy, nhiệt luyện để làm giảm độ xốp vật liệu, cải thiện thêm tính vật liệu Khảo sát kỹ ảnh hƣởng của tỷ lệ %Cr thông số công nghệ đến độ dẫn điện vật liệu Chế t o mẫu có độ lớn hợp lý với thành phần Cr khác để đánh giá xác phụ thuộc - lý tính vật liệu compozit Cu-Cr đến bƣớc công nghệ chế t o mẫu, nhƣ để nghiên cứu đầy đủ tính chất cơng nghệ hệ vật liệu 84 Tài liệu tham khảo Nguyn Hu Bớnh (1999), Luận văn tốt nghiệp cao học, Trƣờng Đ i học Bách Khoa Hà Nội Bộ môn Kim lo i học nhiệt luyện (1972), C¬ së lý thut lƯch mạng lý tính kim loại, Trng i hc Bách Khoa Hà Nội PGS-TS Trần Văn Dũng, Biến dạng tạo hình vật liệu bột compozit, Nhà xuất Đ i học Bách Khoa Hà Nội Trần Văn Dũng, Nguyễn Đặng Thủy (10/2007), (Cấu trúc tính chất vật liệu tổ hợp Cu cốt h t phân tán TiB2 chế t o phƣơng pháp phối hợp nghiền học, phản ứng tự sinh nhiệt nhiệt độ cao thiêu kết xung plasma”, Tạp chí Khoa học công nghệ kim loại, (14), 38 - 42 Trần Văn Dũng, Nguyễn Đặng Thủy (4/2008), (Nghiên cứu chế t o vật liệu tổ hợp Cu-TiB2 phƣơng pháp nghiền trộn hành tinh kết hợp thiêu kết xung plasma”, Tạp chí Khoa học cơng nghệ kim loại, (số 17), 44 - 48 Lê Công Dƣỡng (chủ biên) (2001), Vật liệu học, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội Trần Minh Đức (2004), Luận văn tốt nghiệp cao học, Trƣờng Đ i học Bách Khoa Hà Nội Luke Fischer (2004), Literature Survey Report: Nano - Dispersion Strengthening of Aluminum”, MCEN 5208 Introduction to Research, Colorado University at Boulder Randall M German (1994), Powder Metallurgy Science - second edition, Metal Powder Industries Federation, Priceton, New Jersey 08540-6692 U.S.A 10 Nghiêm Hùng (2007), Vật liệu học sở, Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội 11 CHENG Jianyi, WANG Mingpu, LI Zhou, WANG Yanhui (College of Material Science and Engineering, Central South University, Changsha 410083, P.R.China) (2002) Nano scale Al2O3 Dispersion - strengthaned Copper Alloy Produced by 85 Internal Oxidation”, China - EU Forum on Nanosized Technology, Materials Letters, 93 - 98 12 Karl U Kainer (2006), Metal Matrix Composites Custom-made Materials for Automotive and Aerospace Engineering, Copyright by WILEY-VCH Verlag GmbH & Co KgaA, Weinheim 13 D.W Lee & B.K Kim (Nano P/M Group, Deparment of Materials Technology Korea Institute of Machinery and Materials, 66, Sangnam, Changwon, Kyungnam, South Korea) (2004), Nanostructure Cu - Al2O3 composite produced by thermochemical process for electrode application”, SCIENCE DIRECT, Materials Letters (58), 378 - 383 14 Lei Lu, Yongfeng Shen, Xianhua Chen, Lihua Qian, K Lu (2004) (Shenyang National Laboratory of Material Science, Instotute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, P.R China), Ultrahigh Strength and High Electrical Conductivity in Copper”, SCIENCE VOL 304 15 D.B Miracle (Materials and Manufacturing Directorate, Air Force Research Laboratory, 2230 Tenth Street, Deyton, OH 454336533, USA) (2005), Metal Matrix Composites - From Science to technological significance”, SCIENCE DIRECT, Composites Science and Technology 65, 2526 – 2540 16 TS Bùi Văn Mƣu (chủ biên) (1997), Lý thuyết trình luyện kim, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 17 Jacques E Schoutens and Kamal Tempo (?), Introduction to Metal Matrix Composite Materials, California (MMCIAC TUTORIAL SERIES) 18 V Rajković, O Erić, M Mitkov, E Romhanji (2004), Chracterization of Dispersion Strengthened Copper with 3wt% Al2O3 by Mechanical Alloying”, SCIENCE OF SINTERING, Materials Letters (36), 205 - 211 19 TS Nguyễn Đình Thắng (2005), Giáo trình Vật liệu điện, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 86 20 Nguyễn Tất Tiến (2004), Lý thuyết biến dạng dẻo kim loại, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 21 TS Nguyễn Đắc Trung (2007), Bài giảng Vật liệu tổ hợp kim loại kỹ thuật xử lý bề mặt, Trƣờng Đ i học Bách Khoa Hà Nội 22 Nguyễn Khắc Xƣơng (2003), Vật liệu kim loại màu, Nhà xuât Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội 23 Rodrigo H Palma, Aquiles H Sep’ulveda, Rodrigo A Espinoza, Roberto C Montiglio (2005), J Mat Fro Tech., Vol 169 24 Wang Mengjun, Zhang Liyong and Liu Xinyu (2005), J Mat Pro Tech., Vol 169 25 A Gaganov, J Freudenberger, E Botcharova, L Chultz (2006), J Mat Pro Tech., Vol 169 26 Arthur K Lee, Nicholas J Grant (1983), Mat Sci Eng A, Vol 60 27 E Botcharova, J Freudenberger, L Chultz (2006), J Mat Pro Tech., Vol 54 28 Kea Muyng Kang and Jong Unchoi (2004), Korean J Mat Re, Vol 14 No.1 29 J S Benjamin (1970), Metallurgical Transaction 30 E Yuasa,T.Morooka,R.Laag,W.A.Kaysser, and G.Petow, Microstructural Change of Cu-Ti-B Powders during Mechanical Alloying, Powder Metallurgy, Vol.35, No.2 (1992) 31 S.J.Dong, Y.Zhou, Y.W.Shi, H.H Chang, Formation of a TiB 2-reinforced Copper-based Compozite by Mechanical Alloying and Hot Pressing, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol.33A (2002) 32 TS Nguyễn Văn Chiến (2004), Nghiên cứu sản xuất loại hợp kim Cu bền nóng để làm bánh xe hàn điện cực hàn, Viện nghiên cứu mỏ luyện kim 33 Nguyen Dang Thuy, A study on the Fabricaton of Cu-TiB2 Nanocomposites by Mechanical Activation, Selt-propagating High-Temperature Synthesis and Spark Plasma Sintering, 2007 87 34 Hyun-Ki Kang, Microstructural and Electrical Conductivity of High Volume Al2O3 – reinforced Copper Matrix Composites Produced by Plasma Spray, Surface & Coatings Technology, Vol.190 (2005) 448 – 452 35 Peter Jessner, Investigations on the microstructure of severely deformed Cu-CrComposites, Diplomarbeit,Department Material Physics, University of Leoben, September 2006 36 Nguyễn Khắc Xƣơng, Vật liệu kim lo i màu, Nhà xuât Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội- 2003 88 ... 4.1 Sơ đồ trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu- Cr 75 4.2 Ảnh mẫu thí nghiệm sau ép chảy 78 4.3 Sơ đồ mẫu ép chảy VLTH xốp Cu- 5% (khối lượng) Cr cốc đồng Ảnh mẫu ép chảy vật liệu tổ hợp Cu – Cr 79 80... Việc nghiên cứu thành cơng mở hứng tốt cho việc nghiên cứu phƣơng pháp t o hình vật liệu tổ hợp Với tiềm to lớn đó, tác giả lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu trình ép chảy vật liệu tổ hợp Cu- Cr? ?? để nghiên. .. Sb có ảnh hƣởng xấu đến hợp kim Cu- Cr 1.4 VẬT LIỆU TỔ HỢP NỀN ĐỒNG – VẬT LIỆU ĐIỆN CỰC HÀN TIỀM NĂNG 1.4.1 Khái niệm vật liệu tổ hợp cốt h t Vật liệu tổ hợp (VLTH) vật liệu nhiều pha, pha t o