D O= Kτ 0,5 (1.6) Trong đó:
2. ảnh h−ởng của hàm l−ợng Sn đến cấu trúc pha nền
Do khả năng hòa tan của Sn trong dung dịch rắn của Cuα cũng nh− vai trò của Sn khi hợp kim hóa cùng đồng là có hạn, cần xác định hàm l−ợng Sn tối
−u trong hợp kim nền, để vật liệu chế tạo ra có các tính chất đáp ứng thực tế làm việc của chi tiết máy.
Với thành phần hóa học đã đ−ợc xác định, các mẫu thí nghiệm đ−ợc chế tạo dựa theo các kết quả trong phần nghiên cứu tối −u hóa công nghệ nêu trên: mẫu thí nghiệm đ−ợc ép với lực ép 3 T/cm2, thiêu kết tại nhiệt độ 8000C trong 2 giờ, với môi tr−ờng chân không cao hoặc khí bảo vệ.
Sau thiêu kết, các mẫu đ−ợc chụp ảnh tổ chức tế vi, đo kiểm đặc tính cơ lý. Kết quả chụp tổ chức tế vi, độ cứng tế vi, phân tích thành phần pha, cấu trúc pha các mẫu thí nghiệm vật liệu ma sát thiêu kết nền đồng với hàm l−ợng Sn khác nhau đ−ợc trình bày trên các hình d−ới đây:
Hình 3.15. Tổ chức tế vi mẫu M2Sn, X200, HCl+FeCl3+H2O SiO2 Graphit ddr Cu-Sn
Hình 3.16. Tổ chức tế vi mẫu M3Sn, X200, HCl+FeCl3+H2O Hình 3.17. Tổ chức tế vi mẫu M4Sn, X200, HCl+FeCl3+H2O Hình 3.18. Tổ chức tế vi mẫu M5Sn, X200, HCl+FeCl3+H2O SiO2 Graphit ddr Cu-Sn SiO2 Graphit ddr Cu-Sn ddr Cu-Sn SiO2 Graphit ddr Cu-Sn ddr Cu-Sn
Bảng 3.5. Kết quả phân tích EDX mẫu hợp kim M2Sn
Spectrum 1 Spectrum 2
Element Weight% Atomic% Element Weight% Atomic%
C K 3.89 18.66 C K 3.40 16.64
Cu K 81.91 74.53 Cu K 82.71 76.48
Sn L 14.10 6.81 Sn L 13.89 6.88
Totals 100.00 Totals 100.00
Hình 3.20 Giản đồ nhiễu xạ EDX mẫu hợp kim M2Sn-Spectrum 1 Hình 3.19 ảnh hiển vi điện tử quét mẫu M2Sn
Bảng 3.6. Kết quả phân tích EDX mẫu hợp kim M4Sn
Spectrum 1 Spectrum 2
Element Weight% Atomic% Element Weight% Atomic%
C K 3.45 16.96 C K 5.75 25.79
Cu K 80.99 75.29 Cu K 79.85 67.68
Sn L 15.56 7.75 Sn L 14.40 6.53
Totals 100.00 Totals 100.00
Hình 3.21 ảnh hiển vi điện tử quét mẫu M4Sn
Nhận xét:
Trong quá trình thiêu kết, thiếc hợp kim hóa với đồng, tạo ra pha nền kim loại là dung dịch rắn Cu-Sn. Khi thay đổi nhỏ hàm l−ợng Sn, cấu trúc pha nền ít thay đổi, thành phần pha vẫn là pha α - dung dịch rắn của Sn trong Cu, với thành phần tế vi Sn trong dung dịch tối đa khoảng 14%. Khi tăng hàm l−ợng
Hình 3.24 Giản đồ nhiễu xạ X-ray mẫu M4Sn Hình 3.23 Giản đồ nhiễu xạ X-Ray mẫu M2Sn
Sn trong phối liệu đầu vào tới 13.6%, có sự xuất hiện của pha dung dịch rắn mới, với hàm l−ợng Sn trong dung dịch rắn tăng dần. Do điều kiện, đề tài ch−a xác định đ−ợc cấu trúc tinh thể của pha mới này, tuy nhiên dựa trên giản đồ Cu-Sn, có thể thấy đây là dung dịch rắn β của Cu-Sn.
Sự xuất hiện của dung dịch rắn β sẽ làm xấu đi tính chất cơ lý của vật liệu vì pha này ròn, xốp hơn pha α.
- Với hàm l−ợng Sn trong hợp kim tăng, cấu trúc của vật liệu có hiện t−ợng thô hóa. Trên ảnh kim t−ơng ta nhận thấy rất rõ đặc điểm này- kích th−ớc tinh thể của vật liệu tăng lên ∼ 2 lần khi tăng hàm l−ợng Sn từ 10 đến 13.6%. Đây là yếu tố có ảnh h−ởng không tốt cho các đặc tr−ng cơ lý của vật liệu ma sát thiêu kết nền đồng.
- Với vật liệu ma sát thiêu kết nền đồng, giới hạn trên của hàm l−ợng Sn khoảng 10% là tối −u để tạo cho vật liệu có cấu trúc là dung dịch rắn đồng nhất của Cu-Sn, với kích th−ớc hạt phù hợp nhất. Điều này làm sáng tỏ giới hạn hàm l−ợng Sn trong các mác vật liệu đã công bố.