a) Tổ chức phân chia thành các vùng sáng α vùng tối (α+γ), b tổ chức vùng (α+γ)
1.6 Xửlý nhiệt tăng cơ tính trong hệ hợpkim Cu-Ni-Sn 1 Giản đồ pha hệ ba nguyên Cu-Ni-Sn qui về 2 nguyên (Cu,Ni)-Sn
1.6.1 Giản đồ pha hệ ba nguyên Cu-Ni-Sn qui về 2 nguyên (Cu,Ni)-Sn
Như đã biết hai nguyên tố Cu và Ni hoà tan vô hạn vào nhau, trong khi đó Sn hoà tan hạn chế vào nền đồng. Ở nhiệt độ thường Sn không hoà tan vào Cu, và hoà tan vào Cu 15,8% ở 5200
C và hoà tan 13,5% ở 7980C[58].
Hình 1.31 Giản đồ pha qui về hai nguyên (Cu,Ni)-Sn[30]
Để thuận tiện cho việc nghiên cứu xử lý nhiệt hợp kim Cu-Ni-Sn ở vùng thành phần có phân rã spinodal, người ta xây dựng giản đồ hai nguyên (Cu, Ni)-Sn với thành phần Ni cố định. Hình 1.31 trình bày 3 giản đồ 2 nguyên với hàm lượng Ni cố định là 5%, 10% và 15%Ni. Khi nâng nhiệt độ tới trên 7000C, Sn hoà tan tạo dung dịch rắn α với Cu, Ni với mức độ hoá tan lớn hơn 10%. Khi làm nguội cân bằng xuống nhiệt độ thường xảy ra quá trình tiết pha α+γ. Ở Nhiệt độ thường Sn hoá tan vào dung dịch Cu-Ni khoảng 2%. Như vậy với hàm lượng Sn thấp hơn 2% khi xử lý nhiệt không có phân rã spinodal xảy ra. Phân rã spinodal là quá trình chuyển tiếp từ dung dịch rắn α Giàu Sn sang pha γ.
Giản đồ 1.31 đã chỉ ra các khoảng nhiệt độ xử lý nhiệt để đồng đều hoá và tiết pha hoá bền hợp kim. Căn cứ trên các giản đồ pha này để xây dựng các sơ đồ nhiệt luyện cho các hệ hợp kim nghiên cứu.
Căn cứ trên giản đồ pha xác định được khoảng nhiệt độ nóng chảy của hợp kim với hàm lượng Sn < 10% khoảng 10500
C.
Theo công trình nghiên cứu [59] chỉ ra giản đồ pha qui về 2 nguyên với thành phần không đổi của Ni theo hình 1.32.
a b
Hình 1.32 Giản đồ pha 2 nguyên với thành phần Ni cố định ( Cu-15Ni)-Sn(a) và (Cu-7,5Ni)-Sn(b) [59]
Giản đồ hai nguyên cho thấy có đường không pha trộn hình thành giữa vùng dung dịch rắn α của Cu-Ni-Sn và pha γ có cấu trúc DO3. Biên giới đường cong không pha trộn thay đổi theo mức độ hợp kim hoá và được mở rộng tăng theo sự tăng của hàm lượng nguyên tố Ni. Phân rã spinodal được hình thành trong vùng hỗn hợp hai pha α+ γ.
Giản đồ pha hình 1.32 cũng cho thấy khi tăng hàm lượng Ni giúp Sn hoà tan tốt hơn vào dung dịch rắn hỗn hợp Cu-Ni như vậy tăng hàm lượng Ni giúp mở rộng vùng α cho giản đồ pha (CuNi)-Sn.
Theo công trình nghiên cứu [28] trên hình 1.33 chỉ ra đường không pha trộn trên giản đồ qui về hai nguyên Cu-Ni với sự thay đổi của hàm lượng Sn. Giản đồ cho thấy khi tăng hàm lượng Sn làm thu hẹp vùng thành phần Cu-Ni có phân rã spinodal nhưng làm tăng nhiệt độ xử lý có phân rã spinodal.
Hình 1.33 Đường cong không pha trộn spinodal ở hợp kim đồng Cu-Ni-Sn [28]
Theo hình 1.33 mô tả đường không pha trộn trong hợp kim Cu-Ni-Sn với hàm lượng Sn cố định và sự thay đổi của hàm lượng Cu và Ni. Khi hàm lượng Sn tăng lên làm
Nhiệ
nâng cao nhiệt độ xuất hiện vùng không pha trộn. Điều đó có nghĩa Sn làm tăng khoảng nhiệt độ xử lý có phân rã spinodal. Với hàm lượng Ni <15% thì nhiệt độ xử lý phân rã spinodal nhỏ hơn 7500
K (< 4770C).
Như vậy có thể thấy khi tăng hàm lượng Ni giúp tăng hàm lượng hòa tan của Sn vào dung dịch rắn hợp kim ở vùng nhiệt độ thấp, tăng hàm lượng Sn hòa tan trong dung dịch rắn khi xử lý nhiệt có tác dụng tăng bền cho hợp kim khi xử lý nhiệt. Ni cũng tạo điều kiện làm thay đổi đặc tính khuếch tán của Sn trong hợp kim, làm thay đổi hệ số khuếch tán.