(Đồ án tốt nghiệp) nghiên cứu hoàn thiện quy trình đánh bóng mẫu thử phục vụ thí nghiệm nhiễu xạ quang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN QUY TRÌNH ĐÁNH BĨNGMẪU THỬ PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ X - QUANG GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ CƯƠNG SVTH: NGUYỄN VĂN NHỰT MSSV: 09112060 SKL003744 Tp Hồ Chí Minh, tháng 8/2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH  -KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: :“NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN QUY TRÌNH ĐÁNH BĨNG PHỤC VỤ THÍ NGHIỆM NHIỄU XẠ X - QUANG” GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ CƢƠNG SVTH: NGUYỄN VĂN NHỰT MSSV: 09112060 Lớp: 091121A Khóa: 2006 -2017 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2015 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCMCỘNG HÒA XÃ HỘICHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁYĐộc lập – Tự – Hạnh phúc  -  - Bộ môn Công Nghệ Tự Động NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 09112060 Họ tên:NGUYỄN VĂN NHỰT MSSV: Ngành:Công Nghệ Tự Động NIÊN KHĨA: 2009-2017 Tên đề tài: “Nghiên cứu hồn thiện quy trình đánh bóng mẫu thử phục vụ thí nghiệm nhiễu xạ X-quang” Số liệu cho trƣớc: Nội dung thiết kế: Tìm hiểu khái niệm, nguyên lý, sơ đồ quy trình đánh bóng khí đánh bóng điện hóa Tìm hiểu đối tƣợng thực đánh bóng điện hóa thí nghiệm Tìm hiểu, thiết kế ,thiết bị cấu đánh bóng phục vụ thí nghiệm Tìm hiểu phƣơng pháp nhiễu xạ mẫu đƣợc đánh bóng Các vẽ: Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 03/08/2015 Giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS LÊ CHÍ CƢƠNG Giáo viên phản biện : CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) SVTH: Nguyễn Văn Nhựt i Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng QUY TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tìm hiểu thơng tin Chuẩn bị 10 mẫu thép CT3 đem ủ 600 ℃,t =15 phút,làm ngị lị Đánh bóng 10 mẫu giấy nhám:180,320,400,600 Chưa đạt Đánh bóng vải nỉ Đánh bóng điện hóa Đo nhiễu xạ SVTH: Nguyễn Văn Nhựt ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN I ) Tinh thần thái độ làm việc: II) Nội dung đồ án: III) Hình thức: IV) Kết luận: □ Đƣợc phép bảo vệ Điểm đánh giá: Bằng số : ………… □ Không đƣợc phép bảo vệ Bằng chữ : ………………… TP HCM, ngày … tháng 07 năm 2015 GVHD ký tên: SVTH: Nguyễn Văn Nhựt iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN I) Tinh thần thái độ làm việc: II) Nội dung đồ án: III) Hình thức: IV) Kết luận: □ Đƣợc phép bảo vệ Điểm đánh giá: Bằng số : ………… □ Không đƣợc phép bảo vệ Bằng chữ : ………………… TP HCM, ngày … tháng 07 năm 2015 GVPB ký tên: SVTH: Nguyễn Văn Nhựt iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ Tp.HCM, ngày … tháng 07 năm 2015 HỘI ĐỒNG BẢO VỆ SVTH: Nguyễn Văn Nhựt v Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng LỜI CAM KẾT - Tên đề tài:“Nghiên cứu hồn thiện quy trình đánh bóng mẫu thử phục vụ thí nghiệm nhiễu xạ X-quang” - GVHD:PSG.TS LÊ CHÍ CƢƠNG - Họ tên sinh viên: NGUYỄN VĂN NHỰT MSSV: 09112060 Số điện thoại: 01682258273 Lớp: 091121A Email: nhutmourinhoronaldo@gmail.com - Ngày nộp khóa luận tốt nghiệp (ĐATN): - Lời cam kết: “Tơi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp (ĐATN) cơng trình tơi nghiên cứu thực Tôi không chép từ viết đƣợc công bố mà không trích dẫn nguồn gốc Nếu có sai phạm tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm” Tp Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 07 năm 2015 Ký tên SVTH: Nguyễn Văn Nhựt vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài khóa luận tốt nghiệp, dƣới hƣớng dẫn tận tình giáo viên hƣớng dẫn đƣợc phía nhà trƣờng tạo điều kiện thuận lợi, chúng em có q trình nghiên cứu, tìm hiểu học tập nghiêm túc để hồn thành đề tài Kết thu đƣợc không nỗ lực cá nhân, nhóm sinh viên làm đề tài mà cịn có giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn! Các thầy khoa Cơ khí chế tạo máy khoa Sƣ phạm trƣờng ĐaịHocc̣ Sƣ Ph ạm Kỹ Thuật TP.HCM truyền đạt kiến thức quý báu để từ chúng em phát triển thêm vốn hiểu biết vận dụng cơng việc sau Ban giám hiêụ trƣờng ĐaịHocc̣ Sƣ Ph ạm Kỹ Thuật TP.HCM đa ̃taọ moịđiều kiêṇ thuâṇ lơị giúp đỡchúng em qtrình học tập hồn thành luận văn Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn thầy, PGS.TS Lê Chí Cƣơng, thầy trực tiếp hƣớng dẫn đề tài Trong trình làm luận văn, thầy tận tình hƣớng dẫn thực đề tài, giúp chúng em giải vấn đề nảy sinh q trình làm luận văn hồn thành luận văn định hƣớng ban đầu Trong trình thực khoá luận tốt nghiệp, em đƣợc giúp đỡ, hỗ trợ động viên từ gia đình bạn Nhờ mà chúng em hồn thành đƣợc luận văn nhƣ mong muốn, xin cho phép chúng em đƣợc gửi lời cám ơn sâu sắc Xin chân thành cảm ơn thầy cô hôịđồng chấm luâṇvăn đa ̃cho chúng em nhƣ ̃ng đóng góp quýbáu đểluận văn thêm hoàn chỉnh Một lần xin chân thành cảm ơn Chúc tất ngƣời sức khỏe thành đạt! Trong trình thực trình bày khóa luận khơng thể tránh khỏi sai sót hạn chế, chúng em mong nhận đƣợc góp ý, nhận xét phê bình quý thầy cô bạn SVTH: Nguyễn Văn Nhựt vii Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đánh bóng kim loại đời phát triển hàng trăm năm Ngày có nhiều phƣơng pháp đánh bóng kim loại trở thành ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ hầu hết nƣớc giới, phục vụ cách đắc lực cho ngành khoa học kỹ thuật sản xuất đời sống văn minh ngƣời Từ nhu cầu thực tiễn sản xuất, nhƣ u thích lĩnh vực này, nhóm xác định việc nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu hoàn thiện quy trình đánh bóng mẫu thử phục vụ thí nghiệm nhiễu xạ X-quang” nhằm xây dựng mơ hình mơ thí nghiệm hồn chỉnh kỹ thuật đánh bóng điện hóa rút kết luận từ việc làm thực nghiệm Luận văn gồm có ba phần, đó: Phần mở đầu: Nêu rõ lý do, mục tiêu, nhiệm vụ, đối tƣợng nghiên cứu, phƣơng pháp nghiên cứu, giả thuyết nghiên cứu, giới hạn nội dung ý nghĩa đóng góp đề tài Phần nội dung: Trình bày chƣơng, tập trung vào vấn đề sau: Giới thiệu chung kỹ thuật đánh bóng, đánh bóng điện hóa, thực nghiệm đánh bóng khí đánh bóng điện hóa, q trình nhiễu xạ Phần kết luận khuyến nghị: Trình bày kết đạt đƣợc trình nghiên cứu SVTH: Nguyễn Văn Nhựt viii Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng Trong đó, d: khoảng cách hai mặt nguyên tử λ: bƣớc sóng tia X n: bậc nhiễu xạ ( n=1, 2, 3,…) Đây phƣơng trình Bragg, phƣơng trình cho việc xác định bƣớc sóng tia X hay khảo sát cấu trúc tinh thể Nhận thấy rằng, họ mặt tinh thể thỏa mãn điều kiện Bragg cho chùm tia nhiễu xạ quan sát đƣợc, nghĩa xạ có bƣớc sóng λ ≤ 2d Điều kiện Bragg điều kiện cần song chƣa đủ để nhiễu xạ tia X tinh thể Nó hồn tồn cho mạng có ngun tử phân bố đỉnh, cịn mạng có ngun tử nằm vị trí khác (tâm mặt, tâm khối, ) có số tia nhiễu xạ Đối với mạng lập phƣơng tâm khối, có mặt (h k l) với tổng h+k+l số chẵn cho tia nhiễu xạ Ở mạng lập phƣơng tâm mặt, mặt có số h, k, l số chẵn số lẻ cho tia nhiễu xạ Tính tốn kích thƣớc hình dạng sở thơng qua vị trí góc cực đại nhiễu xạ Ta có khoảng cách hai mặt phẳng nguyên tử kề (h k l) hệ tinh thể lập phƣơng đƣợc xác định theo công thức [15]: d2  Ngồi ra, theo cơng thức định luật Bragg, nhiễu xạ bậc có dạng: λ = 2dsinθ Kết hợp hai phƣơng trình ta đƣợc: d2 h2  sin      SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp    Do 2   số tinh   4a tăng mặt Miller có số cao nhiễu xạ Từ phƣơng trình (3.13) áp dụng cho hai mặt phẳng nguyên tử khác ta có: sin2 sin2 Xác định số mạng từ phƣơng trình (3.13), ta có: a2 a 2 2 4sin2  2sin Giá trị h + k + l nhận giá trị sau: + Lập phƣơng đơn giản: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16… + Lập phƣơng tâm khối: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 + Lập phƣơng tâm mặt: 3, 4, 8, 11, 12, 16, 19, 20, 24, 27, 32… + Lập phƣơng đơn giản: h, k, l + Lập phƣơng tâm khối: h + k + l = số chẵn + Lập phƣơng tâm mặt: h, k, l chẵn lẻ Vậy, từ góc cực đại nhiễu xạ ta xác định xác mặt Miller đỉnh phổ nhiễu xạ, khoảng mặt nguyên tử số mạng tinh thể cần khảo sát 4.3.3 Quá trình nhiễu xạ Đo mẫu hệ máy nhiễu xạ X’Pert Pro  SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng Hình 8Hệ máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro Phƣơng án thí nghiệm đo nhiễu xạ tia X mẫu hệ máy nhiễu xạ X’Pert tìm mối tƣơng quan thay đổi thông tin (vị trí đỉnh phổ, độ mở rộng FWHM; độ rộng tích phân đƣờng nhiễu xạ; cƣờng độ cực đại nhiễu xạ…) phổ nhiễu xạ tia X mẫu ứng với chu kỳ ứng suất gây mỏi khác Từ đó, giải đốn đánh giá mức độ bền học mẫu nghiên cứu Mẫu sau đƣợc xử lý đƣợc đƣa vào hệ máy X’Pert đo nhiễu xạ Thiết lập cấu hình đo X’Pert Collection Data với góc quét, bƣớc quét, thời gian qt thích hợp cho đủ thơng tin thống kê để phân tích cấu trúc Các thơng số cấu hình đo khảo sát mỏi mẫu nhƣ sau: Mẫu thép: Điện nguồn phát tia X: kV = 45; mA = 40 Bƣớc quét (step size): 0.015 [ 2θ] Góc qt: Từ 40 ÷ 120 [ 2θ] Kết đƣợc hiển thị hình máy tính kết nối với hệ máy.Thông tin dạng đƣờng nhiễu xạ (profile) số đỉnh (peak list) Mỗi mẫu đƣợc đo lần cấu hình đo, để tìm lập lại thí nghiệm v.v… Các yếu tố khoa học khảo sát ứng suất tồn dƣ mẫu bao gồm dịch chuyển đỉnh phổ độ mở rộng đỉnh phổ phổ nhiễu xạ Từ đó, ta xác định sai hỏng mạng đánh giá mỏi mẫu độ bền SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng 4.3.4 Kết nhiễu xạ thảo luận  Mẫu đánh bóng khí(giấy nhám) Hệ số a=0.000690,hệ số b=0.828154 Sin =0; 0.03;0.09.d= 0.8215; 0.8214;0.8209 Ứng suất: -135.33 MPa Sai số tuyệt đối là: 23.45MPa Sai số tƣơng đối là: -17.327% d Hình 9Biểu đồ đo nhiễu xạ mẫu đánh bóng khí SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng Hình 10Đường nhiễu xạ mẫu đánh bóng khí sin Hình 11Đường nhiễu xạ mẫu đánh bóng khí sin SVTH: Nguyễn Văn Nhựt 2 =0 = 0.03 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng Hình 12Đường nhiễu xạ mẫu đánh bóng khí sin  Mẫu đánh bóng điện hóa Hệ số a=0.000119;b=0.82781 Sin = 0; 0.03; 0.09 d= 0.82798; 0.82798;0.82797 Ứng suất: -23.337 MPa Sai số tuyệt đối: 7.946MPa Sai số tƣơng đối là: -34.050% SVTH: Nguyễn Văn Nhựt = 0.09 Đồ án tốt nghiệp d Hình 13Biểu đồ đo nhiễu xạ mẫu đánh bóng điện hóa Hình 14Đường đo nhiễu xạ mẫu đánh bóng điện hóa sin SVTH: Nguyễn Văn Nhựt =0 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng Hình 15Đường đo nhiễu xạ mẫu đánh bóng điện hóa sin Hình 16Đường nhiễu xạ mẫu đánh bóng điện hóa sin SVTH: Nguyễn Văn Nhựt 2 = 0.03 =0.09 Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng Thảo luận:  Đƣờng nhiễu xạ:ta thấy đƣờng nhiễu xạ mẫu đánh bóng điện hóa đẹp nghĩa đƣờng nhiễu xạ mẫu đánh bóng điện hóa nhấp nhơ đƣờng chuẩn máy đo,cho ta thấy bề mặt mẫu đánh bóng điện hóa nhấp nhơ phẳng mẫu đánh bóng khí(giấy nhám)  Vị trí đỉnh nhiễu xạ: ta thấy vị trí đỉnh đánh bóng điện hóa (d= 0.82798; 0.82798 ;0.82797) cao sơ với đỉnh mẫu đánh bóng khí (d= 0.8215 ; 0.8214;0.8209),đỉnh nhiễu xạ cao ứng suất dƣ thấp dựa công thức:   1   d Úng suất cho ta thấy ta tạo ứng suất mài nhám bề mặt sau đo ta đánh bóng khí đánh bóng điện hóa để giảm ứng suất kéo bề mặt,khi đánh bóng điện hóa giảm ứng suất kéo đáng kể so với đánh bóng khí.(đánh bóng điện hóa: -23,337MPa,đánh bóng khí -135,324MPa).Mà ứng suất nhỏ dẫn đến cấu trúc lớp kim loại bề mặt bị thay đổi, độ bền mỏi tăng.Sở dĩ đánh bóng điện hóa lấy gần hết lớp ứng suất tạo điện hóa lấy bề mặt lớp kim loại gần nhƣ bề mặt kim loại thiết mà  Độ rộng nửa đỉnh phổ (FWHM) B(2) K L cos Trong đó: B: Độ rộng nửa đỉnh phổ (FWHM) L: Kích thƣớc trung bình tinh thể l: bƣớc sóng tia X θ: góc cực đại nhiễu xạ K= 0.62 ÷ 2.08: số vật liệu Suy độ rộng đỉnh phổ mẫu đánh bóng điện hóa thấp vói đánh bóng khí dẫn đến độ lệch mạng ứng suất mẫu đánh bóng điện hóa thấp SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng CHƢƠNG : KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Đồ án tiến hành áp dụng, phân tích, so sánh phƣơng pháp phân tích đƣờng,đỉnh,dung sai đỉnh nhiễu xạ tia X mẫu đƣợc đánh bóng khi(giấy nhám) đánh bóng điện hóa Kết đƣợc khái quát nhƣ sau: o Độ bóng bề mặt đánh bóng điện hóa cao đánh bóng khí o Ứng suất dƣ bề mặt đánh bóng điện hóa thấp với đánh bóng khí,suy độ bền mỏi đánh bóng điện hóa cao o Thiết bị đánh bóng điện hóa đơn giản rẻ,có thể đánh bóng mặt mặt ngồi o Năng suất gia cơng tăng Ngồi ƣu điểm đánh bóng điện hóa cịn số hạn chế: o Độ bóng bề mặt phụ thuộc vào đồng vật liệu o Khó giữ kích thƣớc,hình dạng cũ o Tuổi thọ dung dịch điện phân có hạn o Chỉ áp dụng đƣợc cho bề mặt không gồ ghề Do vật liệu.điều khiện làm việc khác mà ta chọn cách đánh bóng bề mặt cho phù hợp 5.2 Khuyến nghị  Do thời gian nghiên cứu đề tài hạn chế, nhóm đề tài chúng em khơng thể làm thí nghiệm đánh bóng vật liệu khác nhƣ: đồng(cu) hợp kim đồng,nhôm (Al) hợp kim nhơm…  Chƣa tìm hiểu sâu nhiễu xạ XRD SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí Cƣơng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Trọng Bá; Vật liệu phi kim loại; NXB Khoa học Kỹ thuật; 2007 [2] Trần Quốc Hùng; Giáo trình dung sai – kỹ thuật đo; NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM; 2012 [3] Nguyễn Khƣơng; Mạ điện (tập 1); NXB Khoa học Kỹ thuật; 2006 [4] Nguyễn Khƣơng; Mạ điện (tập 2); NXB Khoa học Kỹ thuật; 2006 [5] Nghiêm Hùng; Vật liệu học sở; NXB Khoa học Kỹ thuật; 2002 [6] Nguyễn Văn Lộc; Sổ tay công nghệ Mạ điện; NXB ĐH Bách khoa Hà Nội; 2011 [7] Sở Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng Tp.HCM; Sổ tay hướng dẫn Xử lý ô nhiễm môi trường sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Tập 8: Xử lý ô nhiễm ngành mạ điện ; Sở Khoa học, Công nghệ Môi trƣờng Tp.HCM; 1998 [8] Phan Lƣơng Cầm – W.A Schultze (1985), Ăn mòn bảo vệ kim loại, Trƣờng Đại học quốc gia Hà Nội [9] Catherine M.Cotell, James A.Sprague, Fred A.Smidt,…;ASM Metals HandBook Volume 05 - Surface Engineering; ASM International; 2002 SVTH: Nguyễn Văn Nhựt ... nhƣ yêu thích lĩnh vực này, nhóm xác định việc nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu hồn thiện quy trình đánh bóng mẫu thử phục vụ thí nghiệm nhiễu xạ X -quang? ?? nhằm xây dựng mơ hình mơ thí nghiệm hồn... thiệu chung đánh bóng quy trình đánh bóng mẫu thử o Chƣơng 3: Đánh bóng điện hóa o Chƣơng 4: Thực nghiệm đánh bóng khí đánh bóng điện hóa o Chƣơng 5: Kết luận SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp... lĩnh vực này, nhóm xác định việc nghiên cứu đề tài:? ?Nghiên cứu hồn thiện quy trình đánh bóng mẫu thử phục vụ thí nghiệm nhiễu xạ X -quang? ?? SVTH: Nguyễn Văn Nhựt Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Lê Chí