- 1 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lí nhiệt ở miền nhiệt độ trên 500oC đến cấu trúc, tính chất của hệ phủ kép hợp kim NiCr và nhôm trên nền thép Tác giả luận văn:Nguyễn Xuân Trường Khóa:2011B Người hướng dẫn: PGS. - Lê Thu Quý Nội dung tóm tắt: a) Lý do chọn đề tài Như chúng ta đã biết, lớp phủ kép NiCr-Al trên nền thép gồm các kim loại Cr, Ni, Al có ưu điểm là có khả năng chịu nhiệt, chống ăn mòn, chịu mài mòn và có độ bền khá cao trong nhiều môi trường như nhiệt độ cao, hoá chất, mài mòn và ăn mòn. - Lớp phủ kép NiCr-Al trên nền thép với lớp NiCr bên trong, lớp Al bên ngoài đã được áp dụng cho một số chi tiết, điểm hình là các chi tiết làm việc trong điều kiện chịu ăn mòn điện hóa. - Lớp phủ kép với lớp Al bên trong và lớp NiCr bên ngoài cũng đã được nghiên cứu, song những mong muốn để lớp phủ có thể làm việc trong điều kiện vừa bền, chịu mài mòn và ăn mòn ở nhiệt độ cao thì có rất ít tài liệu đề cập đến. - Xử lý nhiệt cho lớp phủ kép NiCr-Al trên thép với lớp Al ở bên trong nhằm đến mục tiêu này. - Lớp phủ sau khi tạo thành được xử lý nhiệt, tác dụng đầu tiên là làm giảm độ xốp của lớp phủ, khử bỏ ứng suất, ngay ở vùng nhiệt độ thấp (200-4000C). - Sau đó ở những nhiệt độ ủ cao hơn, thích hợp sẽ tạo nên sự khuếch tán của nhôm-nền thép, giữa nhôm và NiCr. - Các pha được tạo thành, tùy theo nhiệt độ và thời gian có thể là dung dịch rắn hay các pha liên kim, chúng làm tăng sự liên kết giữa các lớp phủ, tăng cường khả năng bám dính của lớp phủ với nền thép và lớp phủ với lớp phủ, hơn nữa, các pha tạo thành có thể làm tăng bền, chịu nhiệt. - Xử lý nhiệt ở nhiệt độ thấp, quá trình khuếch tán diễn ra rất chậm và không hiệu quả. - Để tài tập trung nghiên cứu xử lý nhiệt ở miền nhiệt độ trên 500oC để thấy ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ xử lý nhiệt đến tính chất của hệ phủ kép. - 2 b) Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu. - Trong phạm vi nghiên cứu ở miền nhiệt độ trên 500oC, chọn phương pháp ủ thích hợp, luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc và tính chất lớp phủ kép, từ đó đưa ra chế độ xử lý nhiệt hiệu quả cho lớp phủ này nhằm đạt được tổ chức, cơ tính, liên kết, khả năng chống mài mòn và ăm mòn cao cho lớp phủ. - c) Tóm tắt cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả - Tác giả đã chế tạo mẫu các phủ kép và xử lý nhiệt ở các nhiệt độ và thời gian khác nhau. - Đã đưa ra được qui trình ủ phân cấp nhằm tạo các dung dịch rắn hay các pha trung gian ở vùng nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ chảy của nguyên tố dễ chảy nhất là nhôm (650-6600C), sau đó tiến hành ủ ở các nhiệt độ cao hơn nhằm hạn chế sự chảy của lớp nhôm, đồng thời tăng tốc độ khuếch tán để tạo các lớp trung gian giữa các lớp phủ và lớp phủ với nền. - Chứng minh sự xuất hiện của các pha liên kim giữa các lớp phủ sau khi xử lý nhiệt, đưa ra những dự đoán về pha liên kim bằng hiển vi quang học, phân bố độ cứng trong lớp phủ, trên biên giới giữa các lớp phủ, phân bố thành phần hóa học bằng phổ EDS (dùng linescan) và các pha có thể tạo thành bằng nhiễu xạ Rơnghen. - Thử bám dính, mài mòn và ăn mòn để cho thấy vai trò của xử lý nhiệt tới tính chất của lớp phủ kép. - Rút ra chế độ xử lý nhiệt tối ưu và các kiến nghị để xử lý nhiệt cho mẫu làm việc trong các môi trường khác nhau. - d) Phương pháp nghiên cứu. - Ủ phân cấp theo qui trình (mẫu sau khi ủ phân cấp ở 550oC-2h) để tạo sự khuếch tán giữa các lớp phủ, giảm hiện tượng chảy lỏng lớp phủ Al, sau đó được tiếp tục được ủ ở các nhiệt độ 550oC, 600oC, 650oC ở các thời gian thay đổi 2, 4, 6, 8h. - Sau khi ủ, các mẫu được nghiên cứu tổ chức tế vi và đo độ cứng tế vi mặt cắt ngang để nhận biết sự thay đổi tổ chức tế vi, đặc biệt ở các vùng biên giới giữa các lớp phủ, giữa lớp phủ với nền thép, đánh giá liên kết (hay sự tương tác giữa các nguyên tố tạo thành lớp phủ) được tạo thành thông qua sự thay đổi độ cứng tế vi. - Sử dụng phương pháp EDS để phân tích thành phần hóa học một số điểm trên mặt cắt ngang lớp phủ để dự đoán các pha liên kim tạo thành. - 3 Sử dụng nhiễu xạ X-ray để khẳng định thêm về sự xuât hiện của các pha bằng cách mài mẫu từ lớp từ bề mặt mẫu qua từng lớp NiCr, Al và vùng biên giới và quét nhiễu xạ X-ray để xác định các pha tạo thành. - Nghiên cứu khả năng chịu mài mòn, khả năng bám dính và bền ăn mòn của lớp phủ trước và sau ủ bằng các thí nghiệm tương ứng. - e) Kết luận - Nhiệt độ càng cao hoặc thời gian giữ nhiệt càng dài, sự khuếch tán của các nguyên tố vào trong nhau càng nhiều. - Kết quả của sự khuếch tán là việc tạo thành các pha liên kim có độ cứng cao hơn nền thép và cao hơn bản thân các lớp phủ (NiCr-Al. - Tại lớp biên giới giữa lớp phủ nhôm với nền thép đã tạo ra pha liên kim có độ bền cao là FeAl3, AlFe3 và AlFe. - Tại lớp phủ nhôm với NiCr tạo ra các hợp chất Al3Ni, Al3Ni2, AlNi3 và Al4CrNi15 các pha này khá bền nhiệt, chịu mài mòn. - Độ cứng lớp trung gian trên biên giới Ni-Cr và Al có thể đạt được >900HV làm tăng khả năng chịu mài mòn và cơ tính cho lớp phủ - Ủ làm giảm độ xốp của lớp bề mặt ngoài lớp phủ, giảm hệ số ma sát của bề mặt. - Nghiên cứu trên lớp phủ bên ngoài (NiCr) cho thấy, tăng nhiệt độ ủ làm tăng cường độ mòn của lớp phủ, do vậy cần lựa chọn hợp lý khi muốn xử lý nhiệt cho các chi tiết làm việc trong những môi trường khác nhau. - Nhiệt độ ủ cao (650oC) gần với nhiệt độ chảy của nhôm, đã xảy ra sự chảy Al cục bộ, gây ra sự mất liên kết trong lớp phủ, giảm cơ tính của lớp phủ. - Điều này khẳng định thêm sự cần thiết phải ủ phân cấp một thời gian dài, thích hợp trước khi ủ ở vùng nhiệt độ cao - Chế độ xử lý nhiệt phù hợp cho lớp phủ kép Ni-Cr và Al là phân cấp ở 550oC trong 2h để tránh gây ứng suất nhiệt có thể gây chảy lỏng lớp Al và ủ ở 6000C giữ nhiệt trong 4h~6h. - Lớp phủ kép NiCr-Al sau khi xử lý nhiệt vừa đảm bảo tăng độ bền liên kết, tính chống ăn mòn, ăn mòn do lớp phủ nhôm có tác dụng như một rào cản chống lại sự 4 xâm nhập của các tác nhân ăn mòn, vừa tăng khả năng chịu mài mòn và chịu nhiệt, mặt khác lại có tính bám dính tốt khi hình thành các pha liên kim ở biên giới các lớp phủ, tăng khả năng liên kết giữa các lớp phủ.
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt