Ảnh hưởng của biến dạng sau tôi và thời gian chờ đến nhiệt luyện hóa bền kết thúc của hợp kim 6063 (Hệ AL - MG - SI)

- 1 CHƢƠNG I: HỢP KIM NHÔM HỆ Al - Mg - Si.
- 5 1.1.Giới thiệu về hệ hợp kim nhôm biến dạng Al – Mg – Si.
- 21 2.1.1.2.Thí nghiệm đo độ cứng HV.
- 27 CHƢƠNG III: ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH TIẾT PHA KHI HÓA GIÀ HỢP KIM Al - Mg - Si.
- 31 3.1 Tiết pha hóa bền.
- 35 3.1.4.Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tiết pha.
- 37 3.2.2.Động học chuyển pha trong tiết pha cân bằng.
- 38 3.3.Xác định hoạt năng tiết pha.
- 41 3.3.1.Xác định hoạt năng tiết pha từ hệ số động học chuyển pha (K) 41 3.3.2.
- Xác định hoạt năng tiết pha từ tỷ phần chuyển pha (X.
- 42 3.4.Kết quả nghiên cứu động học tiết pha khi hóa già.
- Xác định thông số động học tiết pha.
- Xác định K và n của mẫu biến dạng.
- 52 CHƢƠNG IV: ẢNH HƢỞNG CỦA BIẾN DẠNG DẺO VÀ THỜI GIAN CHỜ ĐẾN TỔ CHỨC, CƠ TÍNH HỢP KIM Al - Mg - Si KHI NHIỆT LUYỆN KẾT THÚC.
- Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của biến dạng nguội trƣớc hóa già và thời gian hóa già tự nhiên đến cơ tính của hợp kim Al - Mg - Si.
- 53 4.2.Ảnh hƣởng của hóa già tự nhiên (thời gian chờ.
- Tác dụng của biến dạng nhỏ trƣớc khi hóa già.
- Q – hoạt năng chuyển pha [kCal/mol] HKNBD – hợp kim nhôm biến dạng LTMT – (Low thermo mechanical treatment) cơ nhiệt luyện nhiệt độ thấp HTMT – (Hight thermo mechanical treatment) cơ nhiệt luyện nhiệt độ cao HGNT – hóa già nhân tạo HGTN – hóa già tự nhiên DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1.
- Một số hợp kim hệ Al - Mg - Si của các nƣớc [14.
- Tính chất vật lý của hợp kim Al - Mg - Si có (%Mg + %Si = 1.
- Hình dạng của VGP của các hệ hợp kim khác nhau [16.
- 33 Bảng 3.2 Hệ số n trong tiết pha Bảng 3.3.
- Kết quả đo độ cứng của mẫu biến dạng 5% HGTN 0 giờ + HGNT ở 1750C.
- Hằng số tốc độ tiết pha K, hệ số n.
- Kết quả đo độ cứng của mẫu biến dạng 5% HGTN 0 giờ, đƣợc HGNT ở 1750C trong 3 giờ.
- Kết quả đo độ cứng.
- Mặt cắt đẳng nhiệt của giản đồ pha Al - Mg - Si Hình 1.2.
- Mặt cắt giả hệ Al - Mg - Si qua Al-MgSi2.
- Một số quy trình HTMT của hợp kim nhôm phụ thuộc vào phƣơng pháp phối hợp nguyên công tôi và biến dạng ở nhiệt độ cao.
- Kết quả DSC của hợp kim sau tôi HGNT ngay.
- Tổ chức của hợp kim Al - Mg – Si.
- Máy đo độ cứng.
- 29 Hình 2.10.
- 30 HÌnh 2.11 Sơ đồ khối của thiết bị đo DSC.
- Giản đồ tiết pha cân bằng.
- Xác định hoạt năng tiết pha từ hệ số động học chuyển pha.
- 41 Hình 3.10.
- Xác định hoạt năng tiết pha từ tỷ phần chuyển pha.
- 42 Hình 3.11.
- Độ cứng của hợp kim khi hóa già 1h.
- 45 Hình 3.12.
- Độ cứng của hợp kim hóa già 2h.
- Độ cứng của hợp kim hóa già 3h.
- Độ cứng của hợp kim hóa già 4h.
- Độ cứng của hợp kim hóa già 5h.
- 47 Hình 3.16.
- Độ cứng của hợp kim hóa già 6h.
- Đồ thị phân bố độ cứng của hợp kim nhôm 6063 hóa già tự nhiên và sau tôi khi hóa già ở 1750C.
- Đồ thị phân bố độ cứng của hợp kim nhôm 6063 sau khi hóa già ở 1750C ở các thời gian khác nhau: a) sau tôi.
- b) có biến dạng 5% HGTN + 7 ngày.
- Đồ thị phân bố độ cứng của hợp kim nhôm 6063 ở 1750C ở các nhiệt độ khác nhau: a) sau tôi + 7 ngày.
- b) biến dạng.
- c) biến dạng.
- Mẫu sau tôi biến dạng.
- 5% đƣợc hóa già nhân tạo 4 giờ MỞ ĐẦU Nhôm và hợp kim nhôm là vật liệu kỹ thuật quan trọng, không chỉ vì lĩnh vực ứng dụng trong thực tế rất rộng rãi mà còn do trữ lƣợng trong vỏ trái đất của nhôm rất lớn.
- Nhôm và hợp kim nhôm có các tính chất phù hợp với nhiều công dụng khác nhau, trong một số trƣờng hợp ứng dụng của hợp kim nhôm là không thể thay thế đƣợc nhƣ trong công nghệ chế tạo máy bay nói riêng và các thiết bị giao thông vận tải nói chung.
- Những ƣu điểm hơn so với thép đƣợc thể hiện ở sơ đồ (hình 0.1) Hình 0.1.
- Hợp kim nhôm đầu tiên ra đời năm 1906 đó là hợp kim do Alfred Wienmer tìm ra và hiện nay đƣợc phát triển thành các đura trên cơ sở hệ Al-Cu-Mg đang đƣợc sử dụng rộng rãi.
- 2 Hình 0.2.Dự báo tiêu thụ nhôm của thế giới 2020 .
- Vì vậy, để nâng cao cơ tính của nhôm ngƣời ta sử dụng nhôm ở trạng thái hợp kim.
- Hợp kim nhôm là loại vật liệu nhẹ có độ bền riêng cao, có tính ổn định chống ăn mòn khá cao trong nhiều môi trƣờng hóa học, có tính hàn tƣơng đối tốt, dẫn nhiệt, dẫn điện tốt.
- Độ bền riêng của hợp kim nhôm đura khoảng 16,5 Km, trong khi của thép (cacbon trung bình) là 15,4 Km.
- Hiện nay trên thế giới nhiều mác hợp kim nhôm biến dạng ( HKNBD) đã đƣợc sản xuất hàng loạt phục vụ cho xây dựng công trình, công nghiệp hàng không, vũ trụ, dùng để chế tạo các loại máy bay, tên lửa v.v..
- Các hợp kim nhôm đƣợc sử dụng trong công nghiệp và đời sống tăng lên với tốc độ ngày càng lớn.
- Trong các công trình xây dựng, rất nhiều kết cấu đƣợc chế tạo bằng hợp kim nhôm đã đáp ứng các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, nhẹ, bền, rẻ đồng thời thỏa mãn yêu cầu trang trí, thẩm mỹ.
- 3 Do những yêu cầu về chất lƣợng của vật liệu ngày càng tăng đặc biệt là trong lĩnh vực công nghệ cao, nhiệm vụ hàng đầu đặt ra cho các hợp kim nhôm là phải tăng cơ tính để đáp ứng yêu cầu quan trọng đối với vật liệu kết cấu là bền hơn và nhẹ hơn.
- Có nhiều phƣơng án để tăng độ bền và độ bền riêng của hợp kim nhôm nhƣ: hợp kim hóa bằng nguyên tố nhẹ (Mg, Li.
- tôi + hoá già (hóa bền tiết pha phân tán), hóa bền cơ học (biến dạng nguội), làm mịn hạt (biến tính, biến dạng mãnh liệt…) biến cứng phân tán ( nanocompozit – SAP) v.v..
- Các hƣớng nghiên cứu chính đang đƣợc quan tâm hiện nay để phát huy ƣu điểm vốn có của hợp kim nhôm nhƣ một vật liệu kết cấu nhẹ là.
- Hợp kim hoá nhôm bằng các nguyên tố nhẹ nhƣ Mg, Li.
- Kết hợp hiệu quả các khâu xử lý: biến tính, nhiệt luyện (tôi + hoá già) với các nguyên công gia công khác (biến dạng.
- Phát huy ảnh hƣởng tốt của hợp kim hoá vi lƣợng các kim loại chuyển tiếp (Ti, Mn, Cr, Zr.
- Kết hợp hợp kim hoá và chế độ cơ nhiệt luyện hoá bền tổng hợp.
- Phát triển vật liệu compozit nền hợp kim nhôm - Phát triển các công nghệ phụ trợ nâng cao hiệu quả ứng dụng hợp kim nhôm vào các mục đích đặc biệt nhƣ: công nghệ hàn ma sát để chế tạo các thiết bị khí tài quân sự bằng hợp kim nhôm.
- Bằng kỹ thuật kết hợp biến dạng dẻo làm tăng khuyết tật mạng đặc biệt là mật độ lệch và biên giới hạt với nhiệt luyện hóa bền tiết pha phân tán, ngƣời ta có thể nâng cao chất lƣợng trƣớc hết là các chỉ tiêu cơ tính của hợp kim nhôm biến dạng hóa bền bằng nhiệt luyện.
- Mục tiêu của công trình này chính là nghiên cứu ảnh hƣởng kết hợp của biến dạng và nhiệt luyện đến tổ chức và tính chất của các hợp kim biến dạng hóa bền đƣợc bằng nhiệt luyện hệ Al-Mg-Si (mác 6063).
- 4 Cụ thể hơn, nội dung đƣợc đề cập đến trong công trình này gồm: xác định ảnh hƣởng của biến dạng dẻo sau tôi, thời gian chờ (nghỉ) tiếp theo và chế độ hóa già kết thúc đến tổ chức và cơ tính của hợp kim 6063 hệ Al - Mg – Si.
- Vấn đề cần tìm hiểu sâu là vai trò của lệch (đƣợc hình thành thông qua biến dạng dẻo nhẹ mẫu đã tôi) trong quá trình tiết pha phân tán.
- Nhƣ vậy luận văn sẽ tiếp cận vấn đề động học quá trình tiết pha từ dung dịch quá bão hòa khi có mặt của lệch tạo thành nhờ năng lƣợng biến dạng .
- Kết quả nghiên cứu nhằm đề xuất giải pháp kỹ thuật hợp lý hỗ trợ giảm thiểu ảnh hƣởng xấu của thời gian chờ đến cơ tính của hợp kim nhôm trong khâu nhiệt luyện hóa bền kết thúc.
- 5 CHƢƠNG I: HỢP KIM NHÔM HỆ Al - Mg - Si 1.1.Giới thiệu về hệ hợp kim nhôm biến dạng Al – Mg – Si : Nhờ độ bền cao hơn, nên nhôm thƣờng đƣợc dùng ở trạng thái hợp kim.
- Theo giản đồ pha các hợp kim nhôm đƣợc chia thành hợp kim nhôm đúc và hợp kim nhôm biến dạng.
- Hợp kim nhôm biến dạng là hợp kim nhôm có thành phần các nguyên tố hợp kim nằm trong giới hạn của dung dịch rắn α.
- Hợp kim nhôm biến dạng đƣợc chia thành hợp kim nhôm biến dạng không hóa bền bằng nhiệt luyện và hợp kim nhôm biến dạng hóa bền đƣợc bằng nhiệt luyện.
- Các hợp kim nhôm biến dạng hóa bền đƣợc bằng nhiệt luyện ở nhiệt độ thƣờng ngoài dung dịch rắn α còn có pha thứ hai, khi nung nóng pha này hòa tan vào dung dịch rắn, khi làm nguội nhanh sẽ nhận đƣợc dung dịch rắn quá bão hòa.
- khi đƣợc cung cấp năng lƣợng (nung nóng, biến dạng) dung dịch rắn quá bão này sẽ bị phân hóa tiết ra các pha phân tán làm tăng độ bền của hợp kim.
- Hợp kim nhôm biến dạng hóa bền đƣợc bằng nhiệt luyện hệ Al – Mg – Si đƣợc tìm ra sau chiến tranh thế giới thứ nhất (~1920) ở Thụy sĩ.
- Các nguyên tố hợp kim chính gồm Mg và Si đều là các nguyên tố nhẹ.
- Cu có tác dụng tăng bền nhƣng nếu hàm lƣợng vƣợt quá 0,5% sẽ làm giảm khả năng chống ăn mòn của hợp kim.
- Hình 1.1 là giản đồ pha Al-Mg-Si với các mặt cắt đẳng nhiệt ở 5500 C và 2000C, Si và Mg tạo nên pha liên kim loại Mg2Si tƣơng ứng với tỉ lệ khối lƣợng giữa Mg và Si là 1,73.
- Hình 1.1 Mặt cắt đẳng nhiệt của giản đồ pha Al - Mg - Si ở 2000C (a) và 5000C (b) Trên giản đồ pha giả hai nguyên Al-Mg-Si (hình 1.2), ta thấy ở nhiệt độ cùng tinh 5950 C độ hòa tan của Mg2Si vào nhôm là 1,85%.
- Quá trình hóa già tiếp theo sẽ tạo ra hiệu ứng hóa bền do tiết pha phân tán.
- 7 Hình 1.2.Mặt cắt giả hệ Al - Mg - Si qua Al-MgSi2.
- Các hợp kim thuộc hệ hai nguyên giả, tức là tỉ lệ i = %Mg/%Si = 1,73 chỉ chứa hai pha  và Mg2Si.
- Với hàm lƣợng thích hợp pha Mg2Si sẽ làm tăng bền hợp kim, nhƣng khi quá nhiều sẽ làm hợp kim biến dòn, khó gia công áp lực.
- Ngày nay ngƣời ta thƣờng sử dụng hợp kim Al-Mg-Si với tổng lƣợng Si và Mg đạt giá trị lớn nhất là 2%, trong đó hàm lƣợng Si và Mg (0,4  0,9.
- 8 Ở bảng 1.2 giới thiệu một số hệ hợp kim Al-Mg-Si của các nƣớc.
- Trong các hệ hợp kim này, ngƣời ta có xu hƣớng tăng hàm lƣợng Si so với tỉ lệ i = %Mg/%Si = 1,73.
- Một số hợp kim hệ Al - Mg - Si của các nước [14].
- Nƣớc Tiêu chuẩn Mác hợp kim %Mg %Si %Fe %Mn %Cr Đức DIN AlMgSi0, AlMgSi Anh BS DTD BA H9,372B,BA24 D3D,346A Mỹ A.A A.S.T.M 6063,GS10A 6061,GS11A Nga OCT A 31(1310) A 33(1330) A

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt