Công nghệ chế tạo compozit nền Cu cốt hạt nano TiC

Công nghệ chế tạo compozit nền Cu cốt hạt nano TiC Công nghệ chế tạo compozit nền Cu cốt hạt nano TiC Công nghệ chế tạo compozit nền Cu cốt hạt nano TiC luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

VŨ LAI HOÀNG BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ LAI HOÀNG LUẬN ÁN TIẾN KHOA HỌC VẬT LIỆU SĨ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO COMPOZIT NỀN Cu - CỐT HẠT NANO TiC LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU Năm 2013 Hà Nội - 2013 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận án xin chân thành cảm ơn Thày giáo, Cô giáo Viện đào tạo sau đại học trường Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi, động viên khuyến khích giúp đỡ tác giả q trình học tập thực cơng trình nghiên cứu Tác giả xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thày giáo hướng dẫn khoa học PGS TS Trần Quốc Lập, TS Phạm Thảo - Bộ môn Vật liệu kim loại màu & Compozit tận tình hướng dẫn, định hướng tạo điều kiện tốt giúp đỡ tác giả suốt trình học tập thời gian thực luận án Tác giả xin cảm ơn sâu sắc tới Thày giáo, Cô giáo Bộ môn Vật liệu kim loại màu & Compozit - Viện Khoa học Kỹ thuật vật liệu tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ, động viên tác giả suốt thời gian qua Tác giả nhận giúp đỡ, tạo điều kiện bạn bè đồng nghiệp, động viên, tạo điều kiện vật chất, tinh thần gia đình người thân Tác giả xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu đó! Tác giả LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân Các số liệu, kêt nêu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Trừ phần tham khảo ghi rõ luận án Tác giả Vũ Lai Hoàng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Phần I: TỔNG QUAN CHƯƠNG I: COMPOZIT NỀN KIM LOẠI - KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 1.1 Khái niệm compozit kim loại (MMCs) 1.2 Tính chất MMCs 1.2.1 Tính chất MMCs 1.2.2 Tính chất kiểm sốt nhiệt 1.2.3 Đặc tính cho thiết bị xác cao 11 1.2.4 Đặc tính chịu mài mịn 13 1.3 Công nghệ chế tạo MMCs 14 1.3.1 Thành phần cấu tạo 14 1.3.1.1 Vật liệu 14 1.3.1.2 Vật liệu cốt 15 1.3.2 Phương pháp chế tạo 16 1.3.2.1 Phương pháp chế tạo pha rắn 16 1.3.2.2 Phương pháp chế tạo có tham gia pha lỏng 17 1.4.2.3 Phương pháp lắng đọng 19 1.4.2.4 Phương pháp in-situ 20 1.4 Ứng dụng vật liệu MMCs chế tạo tiếp điểm điện 20 1.4.1 Điều kiện làm việc tiếp điểm điện 20 1.4.2 Công nghệ chế tạo vật liệu tiếp điểm điện 21 1.4.3 Các phương pháp chế tạo tiếp điểm điện tiên tiến 26 1.5 Các vấn đề tương lai 27 CHƯƠNG II: VẬT LIỆU NANOCOMPOZIT NỀN KIM LOẠI 29 2.1 Vật liệu nanocompozit kim loại (NMMCs) 29 2.2 Nguyên lý hóa bền NMMCs cốt hạt 30 2.3 Công nghệ chế tạo NMMCs 38 2.3.1 Tạo hình vật liệu bột kích thước mịn siêu mịn 39 2.3.2 Nguyên lý trình thiêu kết 42 2.3.2.1 Khái niệm thiêu kết 42 2.3.2.2 Động lực trình xảy thiêu kết 42 2.3.2.3 Thiêu kết vật liệu siêu mịn nano tinh thể 43 2.4 Tình hình nghiên cứu NMMCs giới Việt Nam 46 2.4.1 Tình hình nghiên cứu Thế giới 46 2.4.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 49 Phần II: THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ 51 CHƯƠNG III: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 51 3.1 Nội dung nghiên cứu 51 3.2 Quy trình chế tạo phương pháp nghiên cứu 51 3.2.1 Quy trình nghiên cứu 51 3.2.2 Nguyên vật liệu 52 3.3 Các bước tiến hành 58 3.3.1 Quá trình ép tạo hình thiêu kết sơ 58 3.3.2 Quá trình ép đùn 60 3.4 Phương pháp thiết bị nghiên cứu 61 3.4.1 Phương pháp nghiên cứu 61 3.4.2 Thiết bị nghiên cứu 63 3.4.2.1 Máy nghiền hành tinh 63 3.4.2.2 Thiết bị thiêu kết 64 3.4.3 Các phương pháp phân tích, kiểm tra 65 3.4.3.1 Phương pháp cầu đơn (cầu Wheatstone) 65 3.4.2.2 Phương pháp cầu kép (Cầu Kelvin) 66 3.4.2.3 Phương pháp hiệu ứng Hall 68 CHƯƠNG IV: CÔNG NGHỆ TỔNG HỢP NMMCS NỀN Cu CỐT HẠT NANO TiC 71 4.1 Quy hoạch thực nghiệm 71 4.2 Ảnh hưởng hàm lượng thời gian nghiền TiC, nhiệt độ thiêu kết đến độ xốp compozit Cu cốt hạt nano TiC 79 4.3 Ảnh hưởng hàm lượng TiC nhiệt độ thiêu kết đến độ dẫn điện compozit Cu cốt hạt nano TiC 81 4.4 Ảnh hưởng hàm lượng TiC nhiệt độ thiêu kết đến độ cứng compozit Cu cốt hạt nano TiC 82 4.5 Ảnh hưởng hàm lượng TiC nhiệt độ thiêu kết đến giới hạn bền kéo compozit Cu cốt hạt nano TiC 84 4.6 Ảnh hưởng hàm lượng TiC nhiệt độ thiêu kết đến giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC 85 Kết luận chương IV 87 CHƯƠNG V: THIÊU KẾT NMMCS NỀN Cu CỐT HẠT NANO TiC 88 5.1 Sự thay đổi thành phần hóa học pha sau thiêu kết 88 5.1.1 Kết phân tích thiêu kết 850 oC 88 5.1.2 Kết phân tích thiêu kết 900 oC 90 5.1.3 Kết phân tích thiêu kết 950 oC 94 5.2 Sự thay đổi trạng thái thiêu kết 98 Kết luận chương V 99 CHƯƠNG VI: BIẾN DẠNG NMMCs NỀN Cu CỐT HẠT TiC 100 6.1 Mơ hình biến dạng phương pháp ép đùn nguội 100 6.2 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến độ xốp compozit Cu cốt hạt nano TiC 101 6.3 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến độ dẫn điện compozit Cu cốt hạt nano TiC 102 6.4 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến giới hạn bền kéo compozit Cu cốt hạt nano TiC 104 6.5 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC 105 6.6 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến độ mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC 106 6.7 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến độ cứng compozit Cu cốt hạt nano TiC 107 Kết luận chương VI 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111 I Kết luận 111 II Kiến nghị 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 118 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Các kí hiệu b : Véctơ Bugger d: Đường kính hạt d B: Kích thước phần tử phân tán dff: Đường kính hiệu dụng dk: Đường kính tới hạn dth: Kích thước tới hạn pha cốt E: Mơđun đàn hồi E/ρ: Môđun đàn hồi riêng G: Môđun trượt, GM: Môđun trượt L: Khoảng cách phần tử r: Bán kính lỗ xốp ∆T: Độ nguội α: Hệ số giãn nở nhiệt λ: Hệ số dẫn nhiệt λ/ρ: Hệ số dẫn nhiệt riêng γ: Sức căng bề mặt lỗ xốp hạt bột δ: Động lực kết khối σ: Độ bền phá hủy σo: Ứng suất cần thiết để lệch chuyển động đơn tinh thể (khi d→∞) ρ: Tỉ trọng (mật độ) ν: Hệ số Poisson τkt: Ứng suất trượt tới hạn VB: Thể tích cốt Chữ viết tắt CTE: Hệ số giãn nở nhiệt (Coefficient of Thermal Expansion) DTA: Phân tích nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) DRA: Hợp kim cốt sợi Al không liên tục DRTi: Hợp kim cốt sợi Ti không liên tục EDX: Phổ tán sắc lượng tia X (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) HIP: Ép nóng đẳng tĩnh (Hot Isostatic Pressing) HP: Ép nóng (Hot Pressing) IGBT: Tranzito lưỡng cực có cổng cách điện MA: Hợp kim hóa học (Mechanical Alloying ) MMCs: Compozit kim loại (Metal Matrix Composite) NMMCs: Nanocompozit kim loại (Nano Metal Matrix Composite) PCB: Bảng mạch điện tử Q/I: Đẳng hướng (quasi-isotropic) TMCs: Compozit cốt sợi Ti SPS: SHS: Thiêu kết sung plasma (Spark Plasma Sintering) Tổng hợp tự lan truyền nhiệt độ cao (Self-propagating High-temperature Synthesis) SEM: Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope) RF: Thiết bị thu phát tần số vô tuyến XRD: Nhiễu xạ tia X (X-ray Diffaction) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Thành phần hóa học bột Cu 52 Bảng 4.1: Bảng kết thí nghiệm 72 Bảng 4.2: Giá trị khảo sát nhân tố ảnh hưởng 72 Bảng 4.3: Mã hóa kế hoạch thực nghiệm 74 Bảng 4.4: Kết thí nghiệm đầy đủ 75 Bảng 4.5: Các hệ số 76 Bảng 4.6: Các thí nghiệm tâm 76 Bảng 4.7: Độ lệch chuẩn 77 Bảng 4.8: Chuẩn số Student 77 Bảng 4.9: Giá trị tính theo phương trình hồi quy thực nghiệm 78 Bảng 4.10: Chuẩn số Fisher 79 Bảng 5.1: Thành phần hóa học điểm 004 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 850 oC 89 Bảng 5.2: Thành phần hóa học vùng 005 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 850 oC 90 Bảng 5.3: Thành phần hóa học vùng 001 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 900 oC 91 Bảng 5.4: Thành phần hóa học vùng 002 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 900 oC 92 Bảng 5.5: Thành phần hóa học vùng ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 900 oC 93 Bảng 5.6: Thành phần hóa học điểm 004 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 900 oC 93 Bảng 5.6: Thành phần hóa học điểm 007 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 950 oC 95 Bảng 5.7: Thành phần hóa học vùng 005 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 950 oC 95 Bảng 5.8: Thành phần hóa học điểm 006 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 950 oC 96 Bảng 5.9: Thành phần hóa học vùng 004 ảnh SEM compozit Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết 950 oC 97 Bảng 6.1: Sự ảnh hưởng hàm lượng TiC đến độ xốp vật liệu compozit Cu cốt hạt nano TiC sau ép-thiêu kết sau ép đùn nguội 101 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Độ cứng riêng độ bền riêng vật liệu kết cấu Hình 1.2: Mặt cắt thể gia cường chọn lọc ống lót xilanh khối xilanh nhơm đúc Honda Prelude 2.0 l Hình 1.3: Các chi tiết siêu cứng chịu mài mòn chế tạo từ MMCs Fe/TiC Hình 1.4: So sánh tính chất vật liệu nhiệt 10 Hình 1.5: Các đế điện tản nhiệt giữ vai trò dẫn điện làm mát 10 Hình 1.6: Cơ tính nhiệt biến dạng số vật liệu làm dụng cụ xác 12 Hình 1.7: Ảnh minh họa lượng vật liệu sử dụng để chế tạo máy bay Boeing 787 12 Hình 1.8: Compozit nhơm 3M’s đẳng hướng Nextel 610TM với sợi nhôm ôxit tinh thể nano, cốt nguyên chất 13 Hình 1.9: Sơ đồ cơng nghệ chế tạo vật liệu MMCs 14 Hình 1.10: Quy trình cơng nghệ luyện kim bột 17 Hình 1.11: Sơ đồ công nghệ phương pháp đúc khuấy 18 Hình 1.12: Sơ đồ công nghệ phương pháp đúc thẩm thấu 19 Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đúc thẩm thấu 20 Hình 1.14: Sơ đồ mối quan hệ tương hỗ tính chất vật liệu tiếp điểm 22 Hình 1.15: Sự phụ thuộc nồng độ ăn mịn với tiếp điểm W-Cu, W-Ag chế tạo phương pháp thấm kim loại nóng chảy 23 Hình 1.16: Các cấu tử tiếp điểm từ vật liệu W-Cu 24 Hình 1.17: Cơng ăn mịn anot catot (∆VA + K) lần đóng phụ thuộc vào dòng cao điểm I Vật liệu 80%W-20%Cu dầu nhận 24 Hình 1.18: Các phương pháp chế tạo tiếp điểm hệ Ag-MeO 25 Hình 1.19: Điện trở compozit than phụ thuộc vào hàm lượng Cu 26 Hình 2.1: Sự phân bố tối ưu số tính chất compozit kim loại/ceramic 30 Hình 2.2: Sự phụ thuộc ứng suất bên tạo thành xung quanh cốt hạt vào khoảng cách 31 Hình 2.3: Sự tạo thành mặt phẳng gianh giới hạt - bề mặt gianh giới pha ngược ( đường ) lệch cắt qua hạt có cấu trúc ổn định 32 Hình 2.4: Các giai đoạn khác theo thời gian chế Orovan chuyển động lệch từ trái sang phải 33 Hình 6.5 cho thấy ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến giới hạn bền kéo compozit Cu cốt hạt nano TiC Trước ép đùn nguội, giới hạn bền kéo đạt cực đại hàm lượng TiC 1%, sau giảm thể tích pha cốt compozit nhiều, dẫn tới làm giảm liên kết đồng Sau ép đùn nguội giới hạn bền kéo đạt cực đại hàm lượng TiC 2%, biến dạng làm mật độ compozit Cu cốt hạt nano TiC tăng Nhưng vượt 2% TiC giới hạn bền kéo lại giảm thể tích hạt TiC nhiều nên độ xốp tăng Như ép đùn nguội làm tăng đáng kể độ bền kéo compozit Cu cốt hạt nano TiC 6.5 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC Hình 6.6: Ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC Hình 6.6 cho thấy ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC Trước ép đùn, hàm lượng TiC tăng đến 3% giới hạn bền nén tăng, điều chứng tỏ Cu hóa bền hạt TiC nhỏ mịn phân tán Sau giá trị cực đại hàm lượng TiC 3% giới bền nén giảm thể tích pha cốt nhiều dẫn tới làm giảm tính khả ép khả thiêu compozit tức độ xốp tăng 105 Ép đùn nguội làm tăng giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC đáng kể Sau ép đùn nguội giới hạn bền nén đạt giá trị lớn hàm lượng TiC 4% tăng mật độ, vượt 4% TiC giới hạn bền nén lại giảm mật độ compozit giảm So với thử kéo, giới hạn bền nén compozit Cu cốt hạt nano TiC đạt cực đại tới 4% TiC thử nén, vết nứt tế vi hàn lại làm tăng khả chịu tải compozit 6.6 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến độ mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC Kết nghiên cứu anh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến độ mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC trình bày hình 6.7 Hình 6.7: Ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến độ mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC Từ hình 6.7 thấy rõ ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến độ mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC Khi cho thêm 1% TiC vào đồng khả chịu mài mịn compozit tăng mạnh so với đồng nguyên chất Khi tăng tiếp tục lượng TiC khả chịu mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC tăng không đáng kể Rõ ràng hạt TiC cứng Cu làm chậm q trình mài mịn compozit Mặt khác, độ mài mòn compozit sau ép đùn nhỏ sau ép thiêu kết sau ép đùn làm tăng mật độ khả liên kết Cu - cốt hạt TiC 106 nên kiểm tra độ mài mịn hạt TiC khó bị bong chóc so với compozit sau ép thiêu kết làm tăng khả chống mài mòn compozit Cu cốt hạt nano TiC 6.7 Ảnh hưởng ép đùn nguội đến độ cứng compozit Cu cốt hạt nano TiC Hình 6.8: Ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến độ cứng compozit Cu cốt hạt nano TiC Từ hình 6.8 cho thấy ảnh hưởng ép đùn nguội hàm lượng TiC đến độ cứng compozit Cu cốt hạt nano TiC Khi hàm lượng TiC tăng độ cứng tăng, điều hoàn toàn phù hợp với lý thuyết Mặt khác, độ cứng sau ép thiêu kết đạt giá trị cực đại hàm lượng TiC 3,7% sau ép đùn nguội làm giảm đáng kể độ xốp khả liên kết nền-cốt tốt dẫn đến độ cứng có giá trị cực đại lớn Hay sau ép đùn độ cứng của vật liệu compozit tăng Hình 6.9 tổ chức tế vi đặc trưng mẫu compozit Cu cốt hạt nano TiC gồm hạt TiC (mầu đen) Cu (mầu xám) Qua ảnh tổ chức tế vi compozit với hàm lượng TiC khác cho thấy phân bố đồng hạt TiC Cu Điều đóng góp vào tăng tính compozit Nhưng hàm lượng TiC≥4% giới hạn bền nén compozit lại giảm (hình 6.6), với hàm lượng thể tích hạt TiC tăng đáng kể nên xảy tập trung hạt TiC làm giảm mật độ làm giảm tính vật liệu 107 Hình 6.9: Ảnh tổ chức tế vi compozit Cu cốt hạt nano TiC sau ép đùn nguội a, b - 3% TiC c, d - 4% TiC e, g - 5% TiC 108 Hình 6.10: Ảnh hưởng tổ chức tế vi lớp biến dạng compozit Cu cốt hạt nano TiC a, b - 2% TiC c, d - 3% TiC Hình 6.10 cho thấy tổ chức tế vi compozit Cu cốt hạt nano TiC sau ép đùn nguội, phần lõi hạt đồng có dạng đa cạnh, cịn lớp bề mặt chịu ảnh hưởng lực ép đùn nên hạt đồng có dạng trụ dài định hướng theo chiều biến dạng làm mật độ cao lõi Điều giải thích giảm điện trở suất hay tăng độ dẫn điện compozit Cu cốt hạt nano TiC sau ép đùn nguội (hình 6.4) Kết luận chương VI - Sau áp dụng phương pháp ép đùn nguội tính chất compozit Cu cốt hạt nano TiC tăng lên, đặc biệt độ dẫn điện 109 - Khi hóa bền hạt nano TiC tính compozit Cu cốt hạt nano TiC nâng cao Sau ép đùn nguội độ bền kéo tốt hàm lượng cốt hạt TiC 2%, độ bền nén tốt hàm lượng TiC 4% - Ngoài công nghệ ép đùn cho phép nhận mẫu compozit Cu cốt hạt nano TiC với chiều dài lớn, thuận tiện cho giải pháp công nghệ tiếp sau 110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Tổng hợp compozit Cu cốt hạt nano TiC phương pháp luyện kim bột Quá trình tạo hình mẫu dài ứng dụng nghiên cứu chế tạo Đã sử dụng phương pháp kế hoạch hóa tốn học để tối ưu hóa q trình thực nghiệm tổng hợp compozit Cu cốt hạt nano TiC, xây dựng phương trình hồi quy - lý tính vật liệu Phương trình hồi quy có dạng: + Độ xốp: Ŷ1 = 8.61 + 2.38.x1 - 0.456x2 - 0.0625x3 + 0.506x12 + Điện trở suất: Ŷ2 = 5.9 + 1.6313x1 - 0.312x2 - 0.127x3 + 0.346x12 + Độ cứng: Ŷ3 = 50.6 + 3.836x1 + 0.782x2 + 0.548x3 - 2.75x12 + Độ bền kéo: Ŷ4 = 149.64 - 46.22x1 + 3.33x2 + 1.65x3 + 0.175 x1x2 + 4.975x22 + 5x32 + Độ bền nén: Ŷ5 = 289.22 - 0.987x1 + 3.84x2 + 1.42x3 - 20.95x12 - 2.873x22 - 1.89x32 Từ phương trình hồi quy trên, tùy thuộc vào yêu cầu làm việc vật liệu xác định chế độ cơng nghệ tối ưu để tổng hợp compozit Cu cốt hạt nano TiC phương pháp luyện kim bột, ví dụ chế độ công nghệ chế tạo vật liệu điện đề tài nghiên cứu: + Áp lực ép mẫu trụ ngang: 100 MPa + Nhiệt độ thiêu kết: 900 oC + Thời gian giữ nhiệt: + Việc lựa chọn hàm lượng thời gian nghiền TiC thích hợp phụ thuộc vào mục đích sử dụng vật liệu Ứng dụng công nghệ ép đùn nguội làm tăng mật độ, nâng cao lý tính compozit Cu cốt hạt TiC Ảnh hưởng trình biến dạng lên lớp bề mặt vật liệu dẫn đến tinh thể Cu kéo dài, định hướng hạt TiC mịn hóa làm tăng tính dẫn điện vât liệu Sản phẩm nhận có tính cao độ dẫn điện cao so với không biến dạng hứa hẹn mở rộng vùng ứng dụng vật liệu Việc nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu compozit Cu cốt hạt TiC làm vật liệu dẫn điện tiếp điểm điện thay cho vật liệu truyền thống mở bước đột phá lĩnh vực vật liệu kỹ thuật điện 111 Về mặt lý thuyết, xác định phần chế thiêu kết NMMCs Cu cốt hạt nano TiC thiêu kết có tạo pha trung gian nền-cốt Xác định chế thiêu kết có xuất pha lỏng hệ vật liệu NMMCs tạo tiền đề cho thiêu kết Cơ chế biến dạng hệ nền-cốt với tính khác chúng nghiên cứu thăm dò Đây số liệu ban đầu để xây dựng mơ hình đầy đủ cho trình biến dạng hệ đa nguyên trình nghiên cứu cơng nghệ chế tạo NMMCs II Kiến nghị - Cần tiếp tục nghiên cứu sâu ảnh hưởng trình thiêu kết đến tổ chức cấu trúc compozit Cu cốt hạt nano TiC - Nghiên cứu sâu chế hóa bền phân tán hạt cứng Cu - Mơ hình hóa q trình biến dạng (ép đùn nguội) để tối ưu hóa áp dụng với loại vật liệu khác 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Lê Công Dưỡng (chủ biên) (2001), Vật liệu học, NXB Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội [2] Nguyễn Đình Thắng (2006), Vật liệu kỹ thuật điện, NXB Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội [3] Nguyễn Doãn Ý (2003), Giáo trình Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Minh Thuyết (2005), Quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội [5] Phạm Ngọc Diệu Quỳnh (2009), Nghiên cứu chế thiêu kết bột thép gió siêu mịn hệ Fe-Mo-W TiC, Luận án Tiến sĩ [6] Ngô Kiên Cường (2012), Nghiên cứu công nghệ chế tạo phôi vật liệu tổ hợp bền nhiệt, độ dẫn điện cao phương pháp biến dạng tạo hình, Luận án Tiến sĩ [7] Nguyễn Hữu Đoàn, Vũ Lê Hoàng (2006), Nghiên cứu chế tạo má phanh máy bay L-39 công nghệ ép nóng, Kỹ thuật trang bị số 74, Hà Nội [8] Trung tâm nghiên cứu vật liệu học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2003), Báo cáo kết nghiên cứu chế thử ứng dụng guốc hãm đầu máy D10H vật liệu tổng hợp, Hà Nội Tiếng Nga [9] Ποртной К.И., Бабuч Б.Н (1974), Дисперсноупрочненные материалы М.: Металлургия, c.199 [10] Ποртной К.И., Бабuч Б.Н., Светлов И.Л (1978), Композиционные материалы наникелевой основе М.: Металлургия, c 264 [11] Денuсенко Э.Т., Феборченко И.М., Полушко А.П и др (1980), Порошковая металлургия, №4, c 63-67 [12] Кuнарuсов С.С., Левuнскuŭ Ю.В (1979), Внутреннее окисление и азотироване сплавов М.: Металлургия, c 199 113 [13] Трефuлов В.И., Моuсеев В.Ф (1978), Дисперсные частицы в тугоплавких металлах Киев: Наукова Думка, c 238 [14] В Шатт (1983), Порошковая металлургия спеченные и композиционные материлы, М.: Металлургия Tiếng Anh [15] A Jayan P M (2004), Nanocomposite Science and Technology, Wiley [16] A S Edelstein (1998), Nanomaterials: synthesis, properties, application, USA [17] Ahlberg E (2004), 3M innovation will juice power lines, in The Wall Street Journal [18] Andreas Mortensen and Javier Llorca (2010), Metal Matrix Composites, Annu Rev Mater Res 2010 40:243-270 [19] Ashby M F (1993), Materials selection in mechanical design Oxford: Pergamon Press [20] Baikalova Y V and Lomovsky O I (2000), Solid state synthesis of tungsten carbide in an inert copper matrix, Journal of Alloys and Compounds 297, pp 87-91 [21] Benjamin J (1970), Dispersion strengthened superalloys by mechanical alloying, Metallurgical and Materials Transactions B, 1, pp 2943-2951 [22] Benjamin J and John S (1992), Advances in powder metallurgy, Proceedings of the Novel Powder Metallurgy, San Francisco, CA, USA, Metal Powder Industries Federation, Princeton, NJ 7, pp 155-168 [23] Carl C Koch (2002), Nanostructure material, Noys Publication, New York, USA [24] Chawla N and Chawla K K (2006), Metal Matrix Composites, New York: Springer Verlag pp 401 [25] Chawla N and Chawla K K (2006), Metal Matrix Composite, Springer, USA, pp.5-8 [26] Chung D D L and Zweben C (2000), Composites for electronic packaging and thermal management In Comprehensive Composite Materials, Vol 6: Applications, ed MG Bader, K Kedwards, Y Saweda, pp 701-725 (Ch 6.38) Oxford, UK: Pergamon 114 [27] Clyne T W., Withers P J (1993), An introduction to metal matrix composites Paperback Pub in 1994 ed Cambridge: Cambridge University Press [28] Davis J R (editor) (1998), Electrical contact materials Metals handbook Desk ed Materials Park, OH: ASM, International; pp 657-663 [29] Donomoto T (1983), SAE Paper 830252, vol Society of Automotive Engineers [30] Evans A., Marchi C S, Mortensen A (2003), Metal matrix composites in industry: an introduction and a survey Dordrecht, Netherlands: Kluwer Academic Publishers [31] Evans A., SanMarchi C., Mortensen A (2003), Metal Matrix Composites in Industry: An Introduction and a Survey Dordrecht, Neth.: Kluwer Acad pp 423 [32] Fais A and Maizza G (2008), Densification of AISI M2 high speed steel by means of capacitor discharge sintering (CDS), Journal of Materials Processing Technology, Vol 202, Issues 1-3, pp 70-75 [33] Groza J R and Gibeling J C (1993), Principles of particles selection for dispersion-strengthened copper, Materials Science Engineering A 171, pp 115125 [34] Hunt W H, Miracle D B., (2001), Automotive applications of metal matrix composites In: ASM handbook In: Miracle DB, Donaldson SL, editors Composites, vol 21 Materials Park: ASM International; pp 1029-1032 [35] Hussain Z., Radzali O., Bui D L., Umemoto M (2008), Synthesis of copperniobium carbide composite powder by in situ processing, Journal of Alloys and Compounds 464(1-2), pp 185-189 [36] Ignac Capex (2006), Nanocomposite structure and dispersions, Science and Nanotechnology, Elsesier, [37] Kevorkijan VM JOM (1999);51:54-58 [38] Liang Y H., Wang H Y., Yang Y F., Wang Y Y., Jiang Q C., (2008), Evolution process of the synthesis of TiC in the Cu-Ti-C system, Journal of Alloys and Compounds 452, pp 298-303 [39] Marques M T., Ferraria A M., Correia J B., Botelho Do Rego A M and Vilar R (2008), XRD, XPS and SEM characterization of Cu-NbC nanocomposite produced by mechanical alloying, Materials Chemistry and Physics 109, pp 174-180 115 [40] Marques M T., Livramento V., Correia, J B., Almeida A and Vilar R (2005), Production of copper-niobium carbide nanocomposite powders via mechanical alloying, Materials Science and Engineering A 399, pp 382-386 [41] Miracle D B (2001), Aeronautical applications of metal matrix composites, In: ASM handbook In: Miracle DB, Donaldson SL, editors Composites, vol 21 Materials Park: ASM International pp.1043-1049 [42] Miracle D B (2001), Metal matrix composites for space systems: current uses and future opportunities, In: Pandey AB, Kendig KL, Watson TW, editors Affordable metal matrix composites for high performance applications Warrendale: TMS; pp 1-21 [43] Miracle D B (2005), Metal matrix composites - From science to technological significance, Composites Science and Technology, 65, pp 2526-2540 [44] Miracle D B., Donaldson S L (2001), Introduction to composites In: ASM handbook In: Miracle DB, Donaldson SL, editors Composites, vol 21 Materials Park: ASM International; pp 3-17 [45] Pacific Sintered Metals (2005) http://www.pacificsintered.com [46] Palma R H., Sepuslveda A H., Espinoza, R A & Montiglio R C (2005), Performance of Cu-TiC alloy electrodes developed by reaction milling for electrical-resistance welding, Journal of Materials Processing Technology, 169, pp 62-66 [47] Rajkovic V., Bozic D., Jovanovic M T (2008), Properties of copper matrix reinforced with various size and amount of Al2O3 particles, Journal of Materials Processing Technology 200(1-3), pp 106-114 [48] Rawal S (2001), Space applications In: ASMhandbook In:Miracle DB, Donaldson SL, editors Composites, vol 21 Materials Park: ASM International; pp 1033-1042 [49] Rawal S JOM (2001);53:14-17 [50] Rittner M (2000), Metal matrix composites in the 21st century: markets and opportunities, Norwalk, CT: BCC, Inc [51] Rowe G W (1977), Principle of Principles of Industrial Metalworking Processes, Arnold, London [52] Shen B L., Itoi T., Yamasaki T., Ogino Y (2000), Indention creep of nanocrystalline Cu-TiC alloys prepared by mechanical alloying, Scripta Materiala 42, pp 893-898 116 [53] Takahashi T and Hashimoto Y (1992), Preparation of carbide-dispersionstrengthened coppers by mechanical alloying, Materials Science Forum 88-90, pp.175-182 [54] Tiernan P., Hillery M.T., Draganescu B., Gheorghe M (2005), Modelling of cold extrusion with experimental verification, Journal of Materials Processing Technology 168, pp 360-366 [55] Wang J and Wang Y (2007), In situ production of Fe-TiC composite, Materials Letters 61, pp 4393-4395 [56] Weber L and Tavangar R (2009) Diamond-based metal matrix composites for thermal management: potential and limits, Adv Mater Res 59:111-115 [57] Zuhailawati H and Mahani Y (2009), Effects of milling time on hardness and electrical conductivity of in situ Cu-NbC composite produced by mechanical alloying, Journal of Alloys and Compounds 476, pp 142-146 [58] Zweben C (1998), Advances in composite materials for thermal management in electronic packaging JOM;50, pp.47-51 [59] Zweben C (2001), Thermal management and electronic packaging applications In: ASM handbook In: Miracle DB, Donaldson SL, editors Composites, vol 21 Materials Park: ASM International; pp 1078-1084 117 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Vũ Lai Hồng, Trần Quốc Lập, Lê Hồng Thắng, Hoàng Ánh Quang (2011) Ảnh hưởng hàm lượng TiC tới tính vật liệu compozit Cu-TiC Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Kim loại, số 34, tr.28 ÷ 31, tháng 02 năm 2011 Vũ Lai Hoàng, Trần Quốc Lập (2011) Ảnh hưởng ép đùn nguội tới cơ-lý tính compozit Cu-TiC Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Kim loại, số 37, tr.44 ÷ 48, tháng năm 2011 Hoang L Vu, Lap Q Tran, Binh N Duong, Khanh Q Dang and Thang H Le (2011) Effects of TiC contents on properties of TicC reinforced copper composite Proceedings of the 4th AUN - SEED Net Regional Conference on Materials, pp.44 ÷ 48, Hanoi, Vietnam 8-9 December 2011 Hoang L Vu, Lap Q Tran, Binh N Duong, Khanh Q Dang (2012) Consolidation of Titanium Carbide reinforce copper composite by cold extrusion process Proceedings of the 1th International Conference on the Materials science and technology, pp.21 ÷ 23, Nha Trang, Vietnam, april 2012 H L Vu, L Q Tran, B N Duong, K Q Dang (2012) Consolidation and Properties of Cu-TiC composite by a reduction sintering and cold extrusion process In proceeding of the 15th European conference on composite materialsECCM15, Venice, Italy, 24-28 June 2012 H L Vu, L Q Tran, B N Duong, K Q Dang, T H Le (2012) Mechanical and Electrical Properties of Titanium Carbide Reinforced Copper Composite In Proceeding of Powder Metallurgy World Congress, PM2012, Yokohama, Japan, 1418 October 2012 Trần Quốc Lập, Vũ Huy Thăng, Vũ Lai Hoàng (2010) Ảnh hưởng lượng học đến nhiệt độ tổng hợp TiC từ TiO2 muội than Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Kim loại, số 29, Tr.45 ÷ 49, tháng 04 năm 2010 T H Vu, L Q Tran, K Q Dang, B N Duong, H L Vu (2012) Synthesis of TiC from TiO2 and Carbon Black In Proceeding of Powder Metallurgy World Congress, PM2012, Yokohama, Japan, 14-18 October 2012 118 PHỤ LỤC Kết thí nghiệm phần quy hoạch thực nghiệm 1.1 Kết thử nghiệm đo điện trở suất 1.2 Kết thử nghiệm đo độ cứng 1.3 Kết thử nghiệm đo độ bền kéo 1.4 Kết thử nghiệm đo độ bền nén Kết thí nghiệm phần nghiên cứu ảnh hưởng biến dạng đến tính chất compozit Cu cốt hạt nano TiC 2.1 Kết thử nghiệm đo điện trở suất 2.2 Kết thử nghiệm đo độ bền kéo 2.3 Kết thử nghiệm đo độ bền nén 2.4 Kết thử nghiệm đo độ mài mòn 2.5 Kết thử nghiệm đo độ cứng 119 ... hợp TiC từ TiO2 cacbon ü Tổng hợp compozit Cu cốt hạt nano TiC công nghệ luyện kim bột truyền thống ü Nghiên cứu chế hóa bền Cu nano TiC • Cơ chế thiêu kết MMCs Cu cơt hạt nano TiC • Cơ chế biến... công nghệ, vấn đề ? ?Công nghệ chế tạo compozit Cu cốt hạt nano TiC? ?? đề tài lựa chọn giải luận án Mục đích luận án Mục đích luận án xác định (bước đầu) quy trình cơng nghệ chế tạo compozit Cu cốt. .. compozit Cu cốt hạt nano TiC phương pháp luyện kim bột truyền thống • Nghiên cứu q trình tạo hình compozit Cu cốt hạt nano TiC • Nghiên cứu trình thiêu kết compozit Cu cốt hạt nano TiC ü Nghiên