2. Chuẩn bị mẫu và bề mặt trước khi phun phủ
2.5. Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt mẫu sau khi phủ có tác dụng làm giảm độ xốp, tăng độ xít chặt, giảm ứng suất nhiệt, ngoài ra tùy vào khoảng nhiệt độủ và thời gian có thể tạo ra sự
Ở luận án này, nghiên cứu ủ mẫu ở các khoảng nhiệt độ khác nhau với thời gian khác nhau (2, 4, 6, 8 giờ) đểđánh giá sự thay đổi độ xốp, giảm ứng suất dư và khuếch tán, tạo các pha liên kim để tăng tính chất như chịu mài mòn, ăn mòn, từđó tìm phương pháp và nhiệt độ tối ưu khi ủ.
Theo giản đồ pha cho thấy Al và Fe, Al và Ni-Cr bắt đầu tạo thành các pha trung gian từ khoảng 4000đến 5500 C và dưới 6000C. Các pha này liên tục tạo thành tùy theo tỉ lệ Al khuếch tán vào trong Fe hay trong hợp kim Ni-Cr. Đồng thời cần lưu ý đến nhiệt độ chảy của Al là khoảng 6600C, do việc Al bị chảy có thể ảnh hưởng đến cơ tính và các tính chất khác của lớp phủ gây sai lệch cho kết quả thực nghiệm.
Do đó lựa chọn khoảng nhiệt độ ủ là 5500C, 6000C và 6500C để khảo sát sự
khuếch tán, tạo thành các pha liên kim làm tăng các tính chất như độ bền và chịu mài mòn đồng thời hạn chế sự chảy của nhôm.
Qua kết quả nghiên cứu mẫu ủở vùng nhiệt độ cao của các nhóm trước, thấy có hiện tượng lớp Al ở một số mẫu bị nóng chảy khi ủở nhiệt độ 600oC, điều này có thể do nhiều nguyên nhân. Để khắc phục và giảm bớt hiện tượng này, trong nghiên cứu này, tiến hành ủ nhiệt theo chếđộủ phân cấp như biểu đồ hình 2.5:
Hình 2.5. Sơđồủ mẫu phun phủ
550oC
3h 2h Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độủ Nhiệt độủ cuối cùng
Nhiệt độ
Mục đích nung ở 5500C là để cho Fe, Al, đồng thời Cr,Ni-Al khuếch tán vào nhau. Sự khuếch tán của Al-Fe vào nhau có thể tạo ra một số pha liên kim, có nhiệt
độ chảy cao hơn nhiệt độ chảy của nhôm sạch, do vậy hạy chế sự chảy của lớp phủ
nhôm khi ủở vùng nhiệt độ cao.
Chú ý là tốc độ nâng nhiệt càng nhỏ càng tốt để không gây ứng suất nhiệt (≤200oC/h)
a) Chuẩn bị mẫu cho xử lý nhiệt
- Thép C45 và CT3 sau khi phun đạt yêu cầu.
- Bột samot và nước thủy tinh để bọc mẫu tránh ô xy hóa các vùng nghiên cứu.
Mẫu có kích thước Ø50mm được cắt làm 9 phần, sau đó dùng bột samot trộn với nước thủy tinh theo tỷ lệ thích hợp để bọc toàn bộ mẫu: Thép-Al-NiCr để tránh ôxy hóa khi nung, sau đó sấy khô trong 2h ở nhiệt độ 1100C trong tủ sấy (hình 2.6)
- Tiếp theo mẫu được đặt vào hộp thép, phủ cát lên và có nắp đạy nhằm hạn chế tối đa không khí có thể lọt vào gây ôxy hóa mẫu khi ủở nhiệt độ cao. - Sau khi ủ, các mẫu được cắt để nghiên cứu (hình 2.7)
(a) (b) Hình 2.7. Chuẩn bị mẫu thí nghiệm
a) Hộp thép đựng mẫu khi ủ b) Mẫu được cắt ra để nghiên cứu
b) Thiết bị
- Lò điện trở HTC 08/16 của hãng Nabertherm – CHLB Đức, nhiệt độ nung tối đa 30000C, công suất 10,6 kW thanh đốt bằng SiC.
- Máy cắt kim loại có nước làm mát - Lò sấy
c) Chếđộ xử lí nhiệt
Chếđộ xử lý nhiệt được thực hiện theo sơđồ hình 2.5
Sau khi hết thời gian giữ nhiệt tại nhiệt độ phân cấp, ta tiến hành ủ tại các nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt như bảng 2.4, kèm theo là số lượng mẫu sẽ ủở điều kiện đó.
Bảng 2.4. Số lượng mẫu ủở các khoảng nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt khác nhau
τ/T 550oC 600oC 650oC Ghi chú
2h 2 2 2
4h 2 2 2
6h 2 2 2