Để có thể quan sát được sự biến đổi cấu trúc vi mơ trong q trình biến dạng, trật tự sắp xếp nguyên tử cục bộ, tác giả đã sử dụng phân tích lân cận chung trong phần mềm OVITO. Hình 3.18 là những ảnh 3D được chụp bằng OVITO trong quá trình biến dạng hợp kim nhôm A5052 tại nhiệt độ 77 K.
Quan sát hình 3.18 ta thấy, tại mức độ biến dạng nhỏ, hộp mô phỏng chủ yếu là cấu trúc lập phương tâm mặt FCC (hình 3.18a) vào khoảng 90% của nguyên tử Al, chỉ có khoảng 9% là cấu trúc vơ định hình thuộc biên giới hạt và xấp xỉ 0,05% cấu trúc lục phương xếp chặt của nguyên tử Mg. Số nguyên tử còn lại là nguyên tử Cr, Si. Các cấu trúc tinh thể được quy định theo màu sắc trong phần mềm OVITO. BCC, FCC, HCP cấu trúc vơ định hình có màu tương ứng với xanh lam, xanh lục, đỏ và trắng. Trong q trình biến dạng, có sự biến đổi đáng kể từ cấu trúc từ FCC sang BCC, HCP và vơ định hình.
Như có thể thấy từ hình 3.18, các loại cấu trúc tinh thể của hợp kim nhơm A5052 đã biến đổi trong cả q trình biến dạng. Ở trạng thái ban đầu, khi chưa được biến dạng, cấu trúc tinh thể của vật liệu hầu như là FCC. Nhưng tỷ lệ giữa các cấu trúc này thay đổi dần theo mức độ biến dạng. Các cấu trúc BCC và HCP bắt đầu xuất hiện tại mức độ biến dạng bằng 0,05 (Hình 3.18b), và quá trình biến đổi tăng mạnh từ FCC sang BCC, HCP và vơ định hình theo thời gian mơ phỏng. Tại mức độ biến dạng bằng 0,1 (hình 3.18c) cho ta thấy mạng tinh thể đã xuất hiện nhiều khuyết tật xếp và song tinh, và cấu trúc HCP xuất hiện ngày càng nhiều. Khi mức độ biến dạng đạt giá trị 𝜀 = 0,2 (Hình 3.18d) và thời gian mơ
46
cũng xuất hiện dày đặc trong mạng tinh thể hợp kim. Điều này chắc chắn làm thay đổi cơ tính của vật liệu. Số liệu đã cho thấy sự thay đổi cấu trúc đã xảy ra với tỉ lệ lớn. Hiện tượng này sẽ được phân tích cụ thể trong mục 3.4.
3.4 Ảnh hưởng của sự biến đối cấu trúc đến cơ tính của hợp kim Nhơm A5052
Bằng cơng cụ phân tích lệch DXA trong phần mềm OVITO, số nguyên tử có cấu trúc mạng biến đổi được thể hiện trên hình 3.19. Có thể thấy rằng, cấu trúc FCC giảm nhanh từ 160.000 nguyên tử giảm xuống còn dưới 1.000 nguyên tử. Bên cạnh đó, sự tăng mạnh của cấu trúc vơ định hình, từ 2.000 ngun tử lên hơn 160.000 nguyên tử. Số nguyên tử còn lại là cấu trúc HCP, và các nguyên tử chưa xác định được cấu trúc.
3.4.1 Tại nhiệt độ 77 độ K( -1960C)
Trên đồ thị hình 3.19 biểu thị sự thay đổi cấu trúc mạng của các nguyên tử kim loại trong hợp kim nhôm A5052 tại 77 độ K. Có thể thấy rõ ràng cấu trúc FCC giảm rất nhanh xuống giá trị thấp nhất tại mức độ biến dạng bằng 0,082. Ngược lại, các ngun tử vơ định hình tăng lên và đạt giá trị lớn với gần 160,000 nguyên tử tại mức độ biến dạng bằng 0,082. Hai loại cấu trúc này có số nguyên tử bằng nhau tại mức độ biến dạng bằng 0,042. Còn lại, số nguyên tử có kiểu mạng lục giác xếp chặt tăng dần đều với tốc độ tăng nhỏ.