8. Bố cục của luận án
1.2.Các phương pháp chuẩn bị tổ chức tế vi dạng cầu
Tổ chức cầu hoá có ảnh hưởng quan trọng đến tính chất xúc biến của phôi bán lỏng. Vì vậy, mục đích chính của các phương pháp chuẩn bị tổ chức là tạo ra được phôi có tổ chức tế vi cầu hoá đồng đều. Hình 1.6 thể hiện hai chu trình xúc biến và lưu biến với các giai đoạn chuẩn bị tổ chức tế vi khác nhau [21].
Hình 1.6. Sơ đồ nhiệt độ - thời gian hai chu trình xúc biến và lưu biếnsử dụng phôi được chuẩn bị tổ chức từ trạng thái rắn và trạng thái lỏng [21] sử dụng phôi được chuẩn bị tổ chức từ trạng thái rắn và trạng thái lỏng [21] Theo tài liệu [61] các phương pháp chuẩn bị tổ chức chia thành hai loại chính. Loại thứ nhất gồm các phương pháp trong đó sự thay đổi của tổ chức tế vi xảy ra trong quá trình đông đặc; không quan tâm đến tính chất xúc biến của vật liệu bán lỏng có được hình thành hay không (các phương pháp này thường sử dụng với tiền tố Rheo-) hoặc được làm nguội trở lại trạng thái rắn và được gia nhiệt lại trước khi tạo hình (sử dụng tiền tố Thixo-). Loại thứ hai gồm các phương pháp trong đó việc gia nhiệt đến trạng thái bán lỏng đóng vai trò quan trong việc biến đổi đổi tổ chức tế vi.
1.2.1. Chuẩn bị tổ chức tế vi từ hợp kim ở trạng thái nóng chảy
Phương pháp tác động vào quá trình đông đặc nhằm hạn chế sự phát triển của tổ chức nhánh cây trong quá trình đông đặc. Theo [61], họ các phương pháp này có thể được chia làm ba dòng chính như sau:
- Các phương pháp cơ học: sử dụng biến dạng cắt trong quá trình đông đặc. Biến dạng cắt có thể được tạo ra bởi các phương pháp khuấy khác nhau: khuấy cơ học [33], khuấy điện từ [90], siêu âm [53], v.v..
- Các phương pháp hoá học: sử dụng chất biến tính thay đổi thành phần của hợp kim để thu được tổ chức hạt mịn và đồng trục như phương pháp SiBloy, phương pháp mịn hoá với TiB2 [86], v.v..
- Phương pháp nhiệt: sử dụng một số điều kiện làm nguội thích hợp để thu được tổ chức cầu hoá như: phương pháp máng nghiêng [75], phương pháp trộn kim loại lỏng [92], phương pháp Hitachi [55], phương pháp đúc gần đường lỏng [103] v.v.. Hay cầu hoá tổ chức tế vi nhánh cây bằng cách giữ ở nhiệt độ bán lỏng thích hợp trong một khoảng thời gian nhất định. Thời gian giữ nhiệt cần thiết phụ thuộc vào kích thước của tổ chức nhánh cây, tức phụ thuộc vào tốc độ làm nguội. Tạo ra quá trình đông đặc với tốc độ làm nguội lớn nhằm thu được tổ chức nhánh cây mịn, thuận lợi cho quá trình cầu hoá tổ chức tế vi khi nung trở lại trạng thái bán lỏng.
1.2.2. Chuẩn bị tổ chức tế vi từ hợp kim ở trạng thái rắn
Phương pháp này thu được tổ chức cầu hoá trong quá trình hợp kim được gia nhiệt đến trạng thái bán lỏng. Do đó cấu trúc của hợp kim ở trạng thái rắn ban đầu rất quan trọng vì nó tác động đến quá trình cầu hoá ở trạng thái bán lỏng. Cũng theo [61] các phương pháp này có thể được phân thành ba loại sau:
+ Phương pháp luyện kim bột: Việc nấu chảy lại bột mịn làm từ một số hợp kim có nhiệt độ nóng chảy khác nhau có thể dẫn đến tổ chức tế vi cầu hoá trong điều kiện gia nhiệt thích hợp.
+ Phương pháp biến dạng: Hợp kim bị biến dạng dẻo trước khi được gia nhiệt đến trạng thái bán lỏng. Nếu mức độ biến dạng đủ lớn, sự mịn hoá các hạt xảy ra trong quá trình kết tinh lại. Điển hình cho phương pháp này là SIMA (kích hoạt nóng chảy bằng biến dạng) [86], các phương pháp biến dạng nguội sử dụng trong SIMA rất đa dạng gồm: các phương pháp biến dạng truyền thống (ép chảy, cán, dập, v.v..), các phương pháp biến dạng mãnh liệt (ép qua kênh gấp khúc có tiết diện không đổi, ép chảy xoắn, ép chu kỳ trong khuôn kín, v.v..) hoặc các phương pháp kết hợp của phương pháp biến dạng truyền thống và biến dạng mãnh liệt [21].
+ Phương pháp đúc ép xúc biến liên tục -Thixomolding ™ [8]: Đây là một ngoại lệ đối với thuật ngữ ‘‘thixo’’. Thixomolding ™ là một quy trình được thương mại hoá và có hiệu quả cao đối với các hợp kim magiê. Hợp kim magiê ở dạng viên được đưa vào một vít quay. Lực cắt do trục vít tạo ra đóng góp một phần năng lượng để làm nóng các viên này đến trạng thái bán lỏng, kết hợp với hệ thống gia nhiệt để tạo ra tổ chức tế vi dạng cầu, vật liệu sau đó được ép trực tiếp vào khuôn.