8. Bố cục của luận án
3.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp máng nghiêng
3.1.1. Phương pháp máng nghiêng
Phương pháp máng nghiêng được ứng dụng rộng rãi trong thực tế sản xuất. Quá trình này dựa trên việc rót kim loại lỏng lên một bề mặt nghiêng được làm mát, tạo ra trạng thái bán lỏng trên bề mặt máng và trong lòng khuôn (hình 3.1). Quá trình mịn hoá các hạt pha rắn (α-Al) trong hợp kim bán lỏng có thể thực hiện bằng cách kết hợp máng nghiêng với hệ thống làm mát bằng nước hoặc dầu [105], hoặc kết hợp rung với máng nghiêng [100]. Thông số công nghệ của quá trình này chính là chiều dài và góc nghiêng của máng, vật liệu làm máng nghiêng và độ quá nhiệt của kim loại lỏng. Tồn tại của phương pháp máng nghiêng là có thể hình thành ô xít và lọt khí [11], [24], [25], [38], cần có giải pháp giảm thiểu khi áp dụng.
Cơ chế cầu hóa phôi bán lỏng trong phương pháp máng nghiêng đã được nghiên cứu bởi Motegi và cộng sự [84]. Lý thuyết “phân tách tinh thể” đề xuất cho phép lý giải sự tạo mầm, phát triển mầm trên bề mặt máng nghiêng và sự tách tinh thể do chuyển động của kim loại lỏng là nguyên nhân hình thành các hạt sơ cấp dạng cầu (hình 3.2). Sự phân tách này được khẳng định là hiệu quả hơn nhờ tác động của rung [39], [45], [118].
Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống máng nghiêng [75]
Hình 3.2. Sơ đồ mô tả phân tách mầm trên máng nghiêng [20]
Cũng theo nghiên cứu của G. Eskin [29], vận tốc dòng chảy cưỡng bức của hợp kim lỏng trên máng nghiêng đóng một vai trò quan trọng trong việc tạo số lượng tâm mầm được phân tách. Mô hình dòng chảy trong quá trình đông đặc được chụp ảnh tế vi và phân tích trên hình 3.3. Theo mô hình này, ba thông số công nghệ liên quan trực tiếp đến quá trình phân tách tổ chức đông đặc trên máng là vận tốc dòng chảy, chiều dài dòng kim loại lỏng trên máng và nhiệt độ dòng chảy kim loại.
Hình 3.3. Tổ chức tế vi của hợp kim Al-4,5%Cu chảy trên máng nghiêng [29](a) 0,15 m/s, (b) 0,05 m/s trên chiều dài 100 mm làm nguội bằng nước, (c) sơ (a) 0,15 m/s, (b) 0,05 m/s trên chiều dài 100 mm làm nguội bằng nước, (c) sơ
đồ mô tả dòng chảy trong hình 3.3a,b