Hình 5.13 Phân tích thành phần nguyên tố trong lớp ôxit sắt
Trên hình 5.13 là kết quả phân tích thành phần cụ thể của lớp ôxit sắt tại mặt đáy liên
kết khi để khe hở hàn quá hẹp (< 1 mm). Kết quả phân tích tại vị trí 5 cho thấy rằng tại đây
rõ ràng chỉ tồn tại các nguyên tử sắt và ôxy. Thành phần hóa học đo được tại vị trí này gồm
hàm lượng của Fe là 81,1% trong khi hàm lượng ôxy là 18,9%.
Như vậy khi hàn không nên để khe hở hàn quá bé dẫn đến hiện tượng kẹt xỉ do không
làm sạch được triệt để bề mặt tấm thép khi hàn phía thứ 2. Kết hợp với kết quả đã tìm ra
trong nghiên cứu ở mục 5.3 (hình 5.3d), tác giả khuyến cáo nên vát mép tấm thép ở dạng
lượn cong, vát lệch về phía mối hàn thứ nhất, để mặt đáy nhỏ và vê tròn các góc như thể
hiện trong hình 5.6b. Đây là một phát hiện mới, có ý nghĩa rất cao trong thực tiễn hàn liên
kết hybrid nhôm – thép ở dạng chữ T thực hiện cả 2 phía.
5.9. Nghiên cứu quá trình khuếch tán kim loại trong liên kết hàn tán kim loại trong liên kết hàn nhôm – thép
bằng phổ tán sắc năng lượng tia X
KLMH và tấm thép CCT38 nhằm mục đích tìm hiểu kỹ về bản chất và cơ chế hình thành
liên kết hàn hybrid nhôm – thép như đề tài luận án đề cập cũng như chứng minh giả thuyết đã đưa ra ở mục 2.3.3, tác giả áp dụng kỹ thuật phân tích EDS trên toàn bộ bề mặt của
vùng liên kết giữa KLMH và tấm thép CCT38. Dưới đây sẽ trình bày các kết quả nghiên cứu về quá trình khuếch tán kim loại tại hai vùng đặc trưng trong liên kết hàn hybrid nhôm – thép bằng quá trình hàn TIG đã thực hiện ở trên.
5.9.1. Khuếch tán kim loại tại vùng không chứa lớp IMC: không chứa lớp IMC:
EDS là kỹ thuật vi phân tích tiên tiến, hiện đại và có độ chính xác rất cao dùng để nghiên cứu sự phân bố của các nguyên tố trong vùng bề mặt vật chất khảo sát. Bằng việc bắn phá điện tử trên toàn bộ bề mặt của vật chất khảo sát sẽ thu được một vùng phổ tán sắc năng lượng tia X trên toàn bộ bề mặt khảo sát đó. Thông qua sự tương tác khác nhau của electron với các nguyên tử khác loại, thiết bị phân tích EDS sẽ hiển thị lên một hình ảnh dưới dạng Mapping mô tả sự phân bố (vị trí và mật độ phân bố) của các nguyên tố trong toàn bộ diện tích khảo sát. Nhờ đó giúp chúng ta có thể đánh giá được khả năng và quá trình khuếch tán của các nguyên tử trong vùng diện tích vật chất khảo sát đó.
Kết quả phân tích EDS trong vùng liên kết giữa KLMH và tấm thép CCT38, tại nơi không xuất hiện pha liên kim IMC được thể hiện bằng hình ảnh Mapping như mô tả trong hình 5.14a. Trong trường hợp này, kết quả đưa ra cho thấy rằng trong toàn bộ vùng diện tích khảo sát chỉ có mặt của 4 nguyên tố đó là Al, Fe, Si và C. Điều này cũng phản ánh đúng với thực tế sử dụng vật liệu (gồm thép CCT38 và nhôm AA1100).
Phân tích hình ảnh trên hình 5.14a cho chúng ta thấy rằng có sự di chuyển (khuếch tán) của các nguyên tử Fe, Al, Si và C trong vùng khảo sát này. Trong đó, các nguyên tử Fe (màu xanh lá cây) và các nguyên tử C (màu xanh lơ) di chuyển từ tấm thép CCT38 sang KLMH, còn các nguyên tử Al (màu đỏ) cùng với các nguyên tử Si (màu xanh nước biển) di chuyển từ KLMH sang tấm thép CCT38. Tỷ lệ phần trăm về khối lượng của các nguyên tố kim loại xét trong toàn bộ ảnh phổ được thể hiện trong hình 5.14c (Al=48%, Fe=46%, C=5%, Si=1%) và cấu trúc siêu tế vi nhìn dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM) của vùng kim loại khảo sát được thể hiện trong hình 5.14b.
Quan sát tại biên giới giữa KLMH và tấm thép CCT38 trên hình 5.14a chúng ta thấy rất rõ rằng các nguyên tử Fe tràn sang vùng KLMH nhiều hơn so với các nguyên tử Al di chuyển sang tấm thép CCT38. Điều này là minh chứng rõ nét cho giả thuyết về quá trình khuếch tán của các nguyên tử Fe và Al như đã nêu trong mục 2.3.3