D O= Kτ 0,5 (1.6) Trong đó:
2.ảnh h−ởng của hàm l−ợng Al đếu cấu trúc pha nền kim loạ
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 2giờ, với môi tr−ờng chân không cao hoặc khí bảo vệ.
Vật liệu sau thiêu kết đ−ợc chế tạo mẫu chụp ảnh tổ chức tế vi, đo kiểm các đặc tính cơ lý của vật liệu t−ơng tự nh− phần trên.
Tổ chức tế vi của vật liệu ma sát thiêu kết nền đồng đ−ợc hợp kim hóa bổ sung Al đ−ợc trình bày trên các hình d−ới đây.
Hình 3.31 Tổ chức tế vi mẫu M2A, X200, HCl+FeCl3+H2O
SiO2
Graphit
Hình3.32 Tổ chức tế vi mẫu M3A, X200, HCl+FeCl3+H2O Hình 3.33 Tổ chức tế vi mẫu M4A, X200, HCl+FeCl3+H2O Hình 3.34 Tổ chức tế vi mẫu M5A, X200, HCl+FeCl3+H2O SiO2 Graphit ddr Cu-Sn SiO2 Graphit ddr Cu-Sn SiO2 Graphit ddr Cu-Sn ddr Cu-Sn ddr Cu-Sn
D−ới đây là ảnh phân tích EDX của VLMSTK – Cu có bổ sung thêm Al.
Hình 3.35 Phân bố các nguyên tố tại biên giới nền kim loại và hạt graphít mẫu VLMSTK- Cu
Hình 3.37 ảnh hiển vi điện tử quét mẫu M4A Bảng 3.9. Kết quả phân tích EDX mẫu hợp kim M4A
Spectrum 1 Spectrum 2
Element Weight% Atomic% Element Weight% Atomic%
C K 28.07 66.98 C K 4.17 18.47 Al K 2.25 2.40 Al K 3.68 7.26 Si K 0.55 0.56 Cu K 84.90 71.03 Cu K 63.80 28.78 Sn L 7.25 3.25 Sn L 5.33 1.29 Totals 100.00 Totals 100.00
Hình 3.38 Giản đồ nhiễu xạ EDX mẫu hợp kim M4A
Nhận xét:
Khi hợp kim hóa bổ sung Al vào vật liệu ma sát thiêu kết nền đồng, cấu trúc của pha nền có sự chuyển biến rất cụ thể:
- Từ hình 3.35 ta thấy rằng Al hoà tan hết vào Cu tạo dung dịch rắn Al – Cu.
-Với hàm l−ợng Al thấp 2-3%, l−ợng Al này hòa tan hầu nh− hoàn toàn tạo dung dịch rắn với Cu và Sn. Trên ảnh tổ chức ch−a có sự xuất hiện pha riêng giàu Al và Sn trên biên giới hạt (với mẫu có 2% Al) hoặc tỷ phần của pha này còn thấp (mẫu 3% Al).
- Khi tăng hàm l−ợng Al, trong cấu trúc có sự xuất hiện với l−ợng tăng dần của hỗn hợp Cu-Sn-Al với hàm l−ợng Al và Sn lớn hơn so với hàm l−ợng Al và Sn trong dung dịch rắn. Khi hàm l−ợng Al tăng đến 5%, hỗn hợp này tăng lên và có hiện t−ợng các phần tử này tập hợp lại, chiếm lĩnh một l−ợng thể tích đáng kể. Trên ảnh kim t−ơng, pha nền kim loại với thành phần gồm hai pha rõ rệt, kết quả EDX cho thấy hai pha này có thành phần các nguyên tố hoàn toàn khác nhau.
- Sự hòa tan của Al vào dung dịch rắn Cu-Sn có giới hạn nhất định, thể hiện qua sự xuất hiện pha giàu Sn và Al trên biên giới pha của dung dịch rắn. Điều này phù hợp với giản đồ trạng thái hệ Cu-Sn và Cu-Al đã nêu trong phần tổng quan.
- Sự xuất hiện của pha liên kim CuAl2 trong cấu trúc có vai trò nh− các tâm mầm kết tinh dị thể, tạo thuận lợi cho quá trình kết tinh pha nền kim loại khi thiêu kết ở điều kiện có sự xuất hiện của pha lỏng. Khi hàm l−ợng các pha liên kim lớn, tạo cho pha nền kim loại có cấu trúc nhỏ mịn hơn. Từ kết quả phân tích cấu trúc bằng ảnh kim t−ơng và phân tích nhiễu xạ X-ray, chúng tôi có thể khẳng định đã có sự xuất hiện của các pha liên kim của Cu-Al; Cu-Al- Sn, cũng nh− khả năng tạo cho vật liệu có cấu trúc pha nền kim loại nhỏ mịn bằng cách hợp kim hóa bổ sung Al là khả thi.