8. Bố cục của luận án
1.5. Xác định vật liệu nghiên cứu cho luận án
Từ nghiên cứu tổng quan về công nghệ tạo hình bán lỏng, vật liệu trong công nghệ tạo hình bán lỏng, các phương pháp chuẩn bị tổ chức vi mô cầu hoá và ứng dụng của công nghệ bán lỏng, nghiên cứu nhận thấy rằng: Trong tạo hình bán lỏng, các nhà công nghệ đã thành công về mặt thương mại với các hợp kim nhôm đúc A355, A356, A357, A319, A380 và A390.
Một số câu hỏi đặt ra cho nghiên cứu: “Có phải tất cả các hợp kim nhôm thương mại được sử dụng trong công nghệ đúc có thể sử dụng trong tạo hình
xúc biến được không?”. Có phải vì hàm lượng silic trong hợp kim Al-Si, mà
chỉ các hợp kim nhôm đúc có hàm lượng silic tiêu chuẩn mới được khuyến nghị sử dụng trong tạo hình bán lỏng?
Theo bảng 1.1, tiêu chuẩn của hiệp hội đúc Mỹ (NADCA) đã có khuyến nghị các hợp kim nhôm đúc sử dụng trong công nghệ tạo hình bán lỏng (NADCA - North American Die Casting Association: Wheeling, IL, USA, Publication No. 403, 2006). Theo bảng 1.1, các hợp kim nhôm đúc có hàm lượng silic tiêu chuẩn (5-10 % silic hoặc 16-18 % silic) được khuyến nghị sử dụng trong công nghệ tạo hình bán lỏng. Nhận thấy có một khoảng trống các hợp kim nhôm đúc theo hàm lượng silic (11 - 13% ) không được khuyến nghị sử dụng trong công nghệ tạo hình bán lỏng. Các hợp kim Al-Si chứa 11 - 13% silic là hợp kim cùng tinh. Thành phần hoá học của các hợp kim này điền đầy khoảng trống đối với thành phần silic được thể hiện trong bảng 1.2.
Các hợp kim nhôm chứa 11 - 13% Si: ADC12 -Tiêu chuẩn JIS, A384 tiêu chuẩn AA Mỹ, AC-46100 tiêu chuẩn Châu âu, АЛ25 – GOST tiêu chuẩn Nga. Các hợp kim này là các hợp kim rất phổ biến trong đúc áp lực và là các hợp kim được sử dụng rộng rãi trong hàng không, trong chế tạo chi tiết cho ô tô, xe máy (pít tông, xi lanh, lốc máy ô tô, xe máy, mâm xe), thiết bị xây dựng v.v… Hợp kim nhôm công nghiệp hay gặp ở Việt Nam là ADC12, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hàng không, trong công nghiệp chế tạo chi tiết cho ô tô, xe máy do có tính đúc tốt với độ chảy loãng cao và tỷ lệ co ngót thấp. Hợp kim này có khả năng chịu nhiệt cao, nhưng đặc trưng bởi độ dẻo thấp (độ giãn dài tương đối khoảng 1,4 %), bảng 1.3 [7]. Các nghiên cứu về phương pháp chuẩn bị tổ chức và phương pháp tạo hình đối với hợp kim này còn ít. Các nghiên cứu chưa chỉ rõ được khoảng nhiệt độ bán lỏng của hợp kim nhôm ADC12 để làm cơ sở cho việc chuẩn bị tổ chức vi mô và tạo hình hợp kim này.
Bảng 1.1. Hợp kim nhôm sử dụng trong sử dụng SSP [119]Thành Thành phần % Hợp kim 355 319 319S 356 357 380 Khoảng trống 390 Si 4,5-5,5 5,5-6,5 5,5-6,5 6,5-7,5 6,5-7,5 7,5-9,5 16-18 Fe 0,60 1,0 0,15 0,20 0,15 2,0 0,50 Cu 1,0-1,5 3,0-4,0 2,5-3,5 0,20 0,50 3,0-4,0 4,0-5,0 Mn 0,50 0,50 0,03 0,10 0,03 0,50 0,10 Mg 0,4-0,6 0,10 0,3-0,4 0,25-0,45 0,45-0,6 0,10 0,45-0,65 Ni - 0,35 0,03 - - 0,50 - Zn 0,35 1,0 0,05 0,10 0,05 3,0 0,10 Pb+Sn - - 0,03 - - 0,35 - Ti 0,25 0,25 0,20 0,20 0,20 - 0,20 Sr - - 0,01-0,05 - - - - Tạp chất 0,15 0,50 0,10 0,15 0,15 0,50 0,20 Al Còn lại Còn lại Còn lại Còn lại Còn lại Còn lại Còn lại
Bảng 1.2. Hợp kim sử dụng và không khuyến nghị sử dụng trong SSP
Thành phần hoá học. %
Hợp kim khuyến nghị và không khuyến nghị sử dụng trong SSP Khuyến nghị Không khuyến nghị sử dụng
SSP (điền đầy khoảng trống)
Khuyến nghị 356 357 380 383 ADC12 384 390 Si 6,5-7,5 6,5-7,5 7,5-9,5 9,5-11,5 9,6-12 10,5-12 16-18 Fe 0,20 0,15 2,0 <1,3 <1,3 <1,3 0,50 Cu 0,20 0,50 3,0-4,0 2,0-3,0 1,5 – 3,5 3,0 -4,5 4,0-5,0 Mn 0,10 0,03 0,50 <0,5 <0,2 <0,5 0,10 Mg 0,25-0,45 0,45-0,6 0,10 0,1 0,3 0,10 0,45- 0,65 Ni - - 0,50 0.3 <0,5 0,50 - Zn 0,10 0,05 3,0 <0,35 <1,0 <1,0 0,10 Pb+Sn - - 0,35 - - <0,12 - Ti 0,20 0,20 - <0,25 <0,35 0,05-0,35 0,20 Sr - - - - - - - Tạp chất 0,15 0,15 0,50 0,2 <0,2 <0,2 0,20
Bảng 1.3. Cơ tính của hợp kim nhôm ADC12 [7]Tên hợp Tên hợp Kim Giới hạn bền kéo (MPa) Giới hạn chảy (MPa) Độ giãn dài (%) Độ cứng Brinell (HB) ADC12 228 154 1,4 74
Trong nghiên cứu này, chọn hợp kim nhôm ADC12 làm đối tượng nghiên cứu, lựa chọn phương pháp máng nghiêng kết hợp rung để thay đổi tổ chức vi mô của hợp kim nhôm ADC12, sử dụng phương pháp ép chảy bán lỏng để tạo hình sản phẩm. Mục tiêu của nghiên cứu là khẳng định có thể sử dụng công nghệ tạo hình bán lỏng xúc biến cho hợp kim nhôm đúc ADC12. Ngoài ra, sử dụng công nghệ tạo hình bán lỏng xúc biến giúp tăng độ giãn dài và giới hạn bền của hợp kim nhôm ADC12 trong quá trình tạo hình nhưng vẫn duy trì các đặc tính cơ học khác, giúp tăng cơ tính chi tiết thành phẩm. Nói cách khác làm tăng độ tin cậy của chi tiết trong quá trình sử dụng.