680oC 720 o C
3.7Ảnh hưởng của hàm lượng tác nhân tạo xốp TiH
Để nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng TiH2, bột Al sẽ được phối liệu với bột TiH2 với hàm lượng thay đổi tương ứng là 1; 1,5; 2 và 3% theo khối lượng. Các mẫu sau khi trộn và ép sơ bộ được thiêu kết ở 710oC với thời gian thiêu kết là 5 phút. Ảnh quang học mẫu nhôm xốp sau khi thiêu kết được thấy trên hình 3.18. Từ ảnh quang học có thể thấy rằng, với hàm lượng tác nhân tạo xốp thấp, 1%, các lỗ xốp sinh ra có kích thước nhỏ và phân tán khá đều. Khi tăng dần hàm lượng TiH2 thì kích thước các lỗ xốp tăng lên và khi sử dụng đến 3% TiH2, các lỗ xốp thô đại xuất hiện. Điều này có thể được giải thích như sau: khi tăng hàm lượng tác nhân tạo xốp TiH2 thì trong mẫu sẽ sinh ra nhiều bóng khí hydro với mật độ tăng lên trong mẫu. Các bóng khí ở gần nhau sẽ nhanh chóng sáp nhập vào nhau để hình thành các bóng khí lớn hơn. Đồng thời, khi hàm lượng TiH2 lớn, sự thiên tích trong quá trình
45
trộn hỗn hợp bột sẽ xảy ra làm cho quá trình tích tụ khí càng mạnh và sinh ra những bóng khí lớn như khi sử dụng 3% TiH2. Các nghiên cứu trước đây cũng cho thấy hàm lượng TiH2 được sử dụng nằm trong khoảng 1,5-2% theo khối lượng [1].
Hình 3.18 Ảnh quang học mẫu nhôm xốp với hàm lượng TiH2 khác nhau
Phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X, hình 3.19, của mẫu nhôm xốp với hàm lượng TiH2 từ 1,5-3% cho thấy thành phần pha của các mẫu sử dụng 1,5 và 2% TiH2 gồm có pha nền Al, pha oxit Al2O3 và pha liên kim Al3Ti. Sự tồn tại của pha Al2O3 và pha liên kim Al3Ti như đã trình bày ở phần ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết. Riêng mẫu sử dụng 3% TiH2 thì kết quả phân tích cho thấy còn có thêm hàm lượng TiH2 dư. Điều này là do với hàm lượng TiH2 cao được sử dụng nên quá trình phân hủy TiH2 chưa xảy ra hoàn toàn. Kết quả phân tích phổ phân tán năng lượng tia X (EDS) các mẫu sử dụng 3%TiH2, hình 3.20, cũng cho kết quả phù hợp với phân tích giản đồ nhiễu xạ tia X.
1.0TiH2 1.5TiH2
46
Hình 3.19 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu nhôm xốp với hàm lượng TiH2 khác nhau
1 2 2 3 Al Al3Ti TiH2
47
Hình 3.20 Ảnh SEM, vùng phân tích và kết quả phân tích phổ năng lượng tia X mẫu Al-3%TiH2
Kết quả đo khối lượng riêng và giới hạn chảy dẻo của mẫu nhôm xốp với hàm lượng TiH2 đưa vào khác nhau như thấy trên đồ thị hình 3.21. Tăng hàm lượng tác nhân tạo xốp dẫn đến mật độ và kích thước lỗ xốp tăng lên và do đó làm giảm khối lượng riêng và đồng thời dẫn đến sự suy giảm giới hạn chảy của mẫu nhôm xốp sau khi chế tạo. Khối lượng riêng của mẫu đạt được khoảng 1,71 g/cm3 sau với hàm lượng 1% TiH2 sau đó giảm xuống khoảng 0,7 g/cm3 khi đưa vào 3 % TiH2. Trong khi giới hạn chảy đạt giá trị 16,2 MPa với 1% TiH2 và giảm xuống 13,7 MPa khi hàm lượng TiH2 tăng lên 2%. Riêng mẫu 3%TiH2, do kích thước lỗ xốp không đồng đều nên việc đo đạc không chính xác và không được đưa vào trong kết quả phân tích.
48
Hình 3.21 Giới hạn chảy và khối lượng riêng của mẫu nhôm xốp với hàm lượng TiH2 khác nhau
49