Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I hà nội Lê thị hoa Nghiên cứu tạo lớp phủ bột đồng chì thép cácbon làm bạc trợt Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành: Kỹ thuật máy Thiết bị giới hoá - Nông Lâm nghiệp M số: 60 52 14 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Hà Minh Hùng Hà nội - 2007 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut Lời cam đoan Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực cha đợc sử dụng để bảo vệ học vị Mọi giúp đỡ việc thực luận văn đợc cám ơn thông tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Lê Thị Hoa Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut Lời cảm ơn Bản luận văn đợc hoàn thành sở kết thí nghiệm tạo vật liệu compozit nhiều lớp phân tích cấu trúc nhóm nghiên cứu PGS.TS Hà Minh Hùng, TS Nguyễn Hà Tuấn chủ trì Viện Nghiên cứu Cơ khí Viện Công nghệ Bộ quốc phòng thời gian gần đây, có phần tham gia tác giả luận văn Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy giáo hớng dẫn khoa học PGS.TS Hà Minh Hùng, bạn đồng nghiệp nhóm nghiên cứu đ tận tình dẫn cho việc hoàn thiện luận văn Tác giả đồng thời xin trân trọng cảm ơn thầy giáo l nh đạo Khoa Sau đại học, Khoa Cơ điện trờng Đại học Nông nghiệp đ tạo điều kiện suốt trình học cao học làm luận văn Tác giả Lê Thị Hoa Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut Mục lục Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục hình vẽ vi Danh mục bảng biểu vii Mở đầu Chơng 1: Tổng quan 1.1 Khái quát số nghiên cứu tạo vật liệu lớp thép + hợp kim đồng chì làm bạc trợt 1.1.1 Phơng pháp đúc hợp kim chịu mòn ống thép 1.1.2 Phơng pháp cán dính hợp kim chịu mòn thép 1.1.3 Phơng pháp hàn nổ phối hợp với cán dính hợp kim chịu mòn lên thép 1.1.4 Phơng pháp thiêu kết kim loại bột chịu mòn 13 thép tạo băng compozit lớp 1.2 Khái quát chung luyện kim bột 16 1.2.1.Khái niệm chung luyện kim bột 16 1.2.2 Tình hình chung xu hớng phát triển ngành 18 luyện kim bột giới Việt Nam A Tình hình sản xuất luyện kim bột khu vực 21 Bắc Mỹ B Tình hình sản xuất luyện kim bột Nhật 21 Bản C Tình hình sản xuất luyện kim bột nớc Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 22 Tây Âu Skandinava D Tình hình sản xuất luyện kim bột nớc 22 khu vực Châu E Tình hình sản xuất luyện kim bột nớc 22 khu vực Đông Âu SNG G Tình hình nghiên cứu thị trờng luyện kim 23 bột Việt Nam 1.3 Các phơng pháp tạo bột 24 1.3.1 Phơng pháp học 24 1.3.2 Phơng pháp hóa lý 24 1.4 Các phơng pháp thiêu kết bột kim loại 25 1.4.1 Thiêu kết thông thờng 25 1.4.2 Thiêu kết dới áp lực 26 1.4.3 Thiêu kết dới áp lực phóng điện 26 1.5 Giới hạn luận văn 27 Chơng 2: Phơng pháp nghiên cứu thiết bị thí nghiệm 28 2.1 Phơng pháp thí nghiệm 28 2.2 Nội dung nghiên cứu 28 2.3 Phơng pháp kiểm tra chất lợng sản phẩm 31 a) Qui định lấy mẫu thử 31 b) Phơng pháp xác định độ bền bám dính hai lớp 31 kim loại 2.3.1 Phơng pháp kéo (nén) đứt lớp hợp kim chịu mòn 31 tách khỏi thép 2.3.2 Xác định độ bền bám dính hai lớp kim loại mẫu 34 Bimêtal phơng pháp kéo cắt trợt 2.3.3 Các phơng pháp xác điịnh - lý tính khác vật liệu lớp thép bột đồng chì Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 35 a) Xác định độ xốp vật liệu kim loại bột sau thiêu 35 kết b) Xác định tính chất lý tính khác 36 2.3.4.Phơng pháp nghiên cứu cấu trúc tế vi đánh giá tính 36 chất vật liệu bimêtal a) Đo độ cứng tế vi lớp lân cận biên giới liên 37 kết kim loại thép kim loại bột chụi mòn b) Nghiên cứu cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì 39 vùng liên lân cận biên giới liên kết hai lớp kim loại 2.4 Thiết bị thí nghiệm 40 2.5 Phơng pháp xây dựng mô hình toán học đánh giá chất 45 lợng bimêtal sau thiêu kết 2.5.1 Chọn hàm mục tiêu mô hình toán học mô 45 chất lợng lớp phủ hợp kim đồng chì 2.5.2 Phơng pháp xử lý số liệu thực nghiệm thống 46 kê toán học 2.5.3 Phơng pháp tính toán xây dựng hàm mục tiêu 47 Kết luận chơng 50 Chơng 3: Kết nghiên cứu thảo luận 51 3.1 Kết thí nghiệm thăm dò công nghệ 51 3.1.1 Kết thí nghiệm thăm dò công nghệ lô mẫu số 51 3.1.2 Kết thí nghiệm thăm dò công nghệ lô mẫu số 53 3.2 Quy hoạch thí nghiệm điều chỉnh thông số công nghệ 57 3.2.1 Thí nghiệm hiệu chỉnh công nghệ loạt 57 3.2.2 Thí nghiệm hiệu chỉnh công nghệ loạt 61 3.2.3 Quy hoạch thực nghiệm hiệu chỉnh công nghệ loạt 64 3.3 Thảo luận khoa học kết thực nghiệm Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 67 Kết luận chơng 69 Kết luận chung luận văn 71 Tài liệu tham khảo 73 Phụ lục 76 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut Danh mục hình vẽ Trang Hình 1.1 Sơ đồ đúc bạc bimêtal trạng thái tĩnh Hình 1.2 Sơ đồ đúc bạc bimêtal gá quay (đúc ly tâm) Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý cán dính tạo băng bimêtal trờng hợp R1 = R2 Hình 1.4 Sơ đồ nổ tạo băng bimêtal 11 Hình 1.5 Sơ đồ nổ tạo băng bimetal với góc nghiêng (a) nổ song 12 song (c) Hình 1.6 Sơ đồ hình học va đập kim loại đợc hàn 12 thời điểm tạo liên kết với kim loại cố định Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý công nghệ thiêu kết biến dạng dẻo 14 kim loại bột chịu mòn thép Hình 2.1 Sơ đồ khối nội dung nghiên cứu đề tài Luận văn 30 Hình 2.2 Sơ đồ lấy mẫu thử kéo đứt mẫu nghiên cứu kim tơng 32 Hình 2.3 Mẫu thử theo sơ đồ kéo cắt trợt lớp HKCM khỏi 33 thép Hình 2.4 Thiết bị chế tạo khí bảo vệ H2 để thiêu kết băng bimêtal 41 thép + hợp kim đồng chì Hình 2.5 Lò thiêu kết kiểu ống than để thiêu kết băng bimêtal 41 thép + hợp kim đồng chì Hình 2.6 Thiết bị đo độ độ cứng lớp kim loại phủ theo HB mẫu 42 băng bimêtal thép + hợp kim đồng chì Hình 2.7 Thiết bị đo độ cứng tế vi mẫu bimêtal thép + hợp kim 42 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut đồng chì Hình 2.8 Kính hiển vi dùng để soi kim tơng mẫu bimêtal thép + hợp 43 kim đồng chì (Viện NC Cơ khí) Hình 2.9 Cân điện tử dùng để xác định độ xốp lớp phủ đồng chì 44 băng bimêtal sau thiêu kết Hình 2.10 Mẫu trụ dùng để thử phá huỷ xác định độ bền bám dính 44 lớp bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì Hình 3.1 Mẫu thí nghiệm thăm dò công nghệ lô số 52 Hình 3.2 Mẫu thí nghiệm thăm dò công nghệ lô số 54 Hình 3.3 Cấu trúc tế vi vùng lân cận biên giới liên kết lớp 55 Bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì, x 200 Hình 3.4 Cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì sau thiêu kết 56 thép bon thấp 08K, = 19,19% (lô mẫu số Thí nghiệm thăm dò công nghệ) Hình 3.5 ảnh đồ phân tích độ xốp lớp bột đồng chì sau thiêu 56 kết thép bon thấp 08K, = 19,19% (lô mẫu số - Thí nghiệm thăm dò công nghệ) Hình 3.6 Mẫu thí nghiệm loạt sau hiệu chỉnh TSCN: Pb = 10% 59 Hình 3.7 Cấu trúc tế vi vùng lân cận biên giới liên kết lớp 60 Bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì, x 200 Hình 3.8 Cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì sau thiêu kết 61 thép bon thấp 08K, = 16,48% (loạt mẫu số Thí nghiệm hiệu chỉnh thông số công nghệ) Hình 3.9 ảnh đồ phân tích độ xốp lớp bột đồng chì sau thiêu 61 kết thép bon thấp 08K, = 16,48% (loạt mẫu số Thí nghiệm hiệu chỉnh thông số công nghệ) Hình 3.10 Mẫu thí nghiệm loạt sau hiệu chỉnh TSCN: Pb = 15% 62 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut Hình 3.11 Cấu trúc tế vi vùng lân cận biên giới liên kết lớp 63 Bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì, x 200 Hình 3.12 Cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì sau thiêu kết 63 thép bon thấp 08K, = 14,82% (loạt mẫu số - Thí nghiệm hiệu chỉnh thông số công nghệ) Hình 3.13 ảnh đồ phân tích độ xốp lớp bột đồng chì sau thiêu 64 kết thép bon thấp 08K, = 14,82% (loạt mẫu số Thí nghiệm hiệu chỉnh thông số công nghệ) Hình 3.14 Mẫu thí nghiệm lô số - sau hiệu chỉnh công nghệ 65 Hình 3.15 Cấu trúc tế vi vùng lân cận biên giới liên kết lớp 65 Bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì, x 200 Hình 3.16 Cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì sau thiêu kết 66 thép bon thấp 08K, = 12,17% (loạt mẫu số - Thí nghiệm hiệu chỉnh thông số công nghệ) Hình 3.17 ảnh đồ phân tích độ xốp lớp bột đồng chì sau thiêu 66 kết thép bon thấp 08K, = 12,17% (loạt mẫu số Thí nghiệm hiệu chỉnh thông số công nghệ) Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 10 3.2.2 Thí nghiệm hiệu chỉnh công nghệ loạt 2: Vật liệu đầu vào có thành phần hoá học [ 85% Cu + 15% Pb ], độ hạt kim loại bột thành phần, môi trờng khí bảo vệ thiêu kết giữ nh loạt thí nghiệm số Kết thí nghiệm loạt đạt đợc nh sau: - Số lợng mẫu thí nghiệm: n1 = 09; Số lợng mẫu hỏng lớp hợp kim bị phồng rộp: n2 = - Số lợng mẫu có thiêu kết kim loại liên kết hai lớp kim loại toàn bề mặt tiếp xúc là: n3 = 09 (hình 3.10) Hình 3.10 Mẫu thí nghiệm loạt sau hiệu chỉnh TSCN: Pb = 15% - Độ cứng lớp hợp kim chịu mòn: HB = 33 ữ 34 (không kiểm tra độ cứng lớp thép) - Độ cứng tế vi Hà: thực đo mẫu Trờng đại học Bách khoa Hà Nội: Hà = 790 ữ 940 kN/mm2 lớp KLBCM Hà = 1060 ữ 1.184 kN/mm2 lớp thép 08K Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 71 - Độ bền bám dính hai lớp kim loại: BD = 34 ữ 38 kN/mm2 - Cấu trúc kim tơng lớp hợp kim chịu mòn vùng liên kết hai lớp kim loại: thực 02 mẫu phòng thí nghiệm kim loại học nhiệt luyện Trờng Đại học Bách Khoa, Hà Nội (hình 3.11; 3.12 & 3.13) Hình 3.11 Cấu trúc tế vi vùng lân cận biên giới liên kết hai lớp bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì Phân tích kết thí nghiệm lô mẫu số cho thấy: với điều chỉnh lại thông số T, t tỷ lệ mẫu thí nghiệm có tợng thiêu kết hỗn hợp kim loại bột chịu mòn (bột 85% đồng + 15% chì) đ tạo mối liên kết hai lớp kim loại sau thiêu kết tốt so với lô mẫu điều chỉnh loạt Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 72 Hình 3.12 Cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì sau thiêu kết thép bon thấp 08K, = 14,82% (loạt mẫu số 2) Hình 3.13 ảnh đồ phân tích độ xốp lớp bột đồng chì sau thiêu kết thép bon thấp 08K, = 14,82% (loạt mẫu số 2) Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 73 3.2.3 Quy hoạch thực nghiệm hiệu chỉnh công nghệ loạt 3: Vật liệu đầu vào giữ nh loạt thí nghiệm số Kết chụp ảnh 09 mẫu thí nghiệm loạt cho hình 3.14, trạng mẫu lô số qua kiểm tra nhận đợc theo chế độ khác sau lò nh sau: - Số lợng sản phẩm hỏng bị phồng rộp: n1 = 02 - Số lợng mẫu đạt yêu cầu thiêu kết bám dính sơ bộ, ca cắt mẫu thử bám dính soi kim tơng: n3 = 07 Hình 3.14 Mẫu thí nghiệm lô số sau hiệu chỉnh công nghệ Hình 3.15 Cấu trúc tế vi biên giới liên kết hai lớp bimêtal thép 08K+ HK đồng chì Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 74 Hình 3.16 Cấu trúc tế vi lớp bột đồng chì sau thiêu kết thép bon thấp 08K, = 12,17% (loạt mẫu số 3) Hình 3.17 ảnh đồ phân tích độ xốp lớp bột đồng chì sau thiêu kết thép bon thấp 08K, = 12,17% (loạt mẫu số 32) Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 75 Các mẫu sản phẩm nhận đợc tốt, đ tiến hành giám định chất lợng theo tiêu nh kiểm tra thành phần hoá học hợp kim chịu mòn sau thiêu kết, đo độ cứng HB độ cứng tế vi Hà vùng lân cận biên giới hai lớp kim loại, xác định độ bền bám dính hai lớp kim loại Kết kiểm tra theo tiêu thu nhận đợc nh sau: - Độ cứng lớp hợp kim chịu mòn: HB = 34 ữ 35 (không kiểm tra độ cứng lớp thép) - Độ cứng tế vi Hà: thực đo mẫu Trờng đại học Bách khoa Hà Nội: Hà = 890 ữ 1.040 kN/mm2 lớp KLBCM Hà = 1.160 ữ 1.284 kN/mm2 lớp thép 08K - Độ bền bám dính hai lớp kim loại: BD = 38 ữ 42 kN/mm2 3.3 Thảo luận khoa học: Phân tích kết thu nhận đợc qua giám định độ xốp, độ cứng lớp hợp kim đồng chì sau thiêu kết độ bền bám dính lớp lô mẫu bimêtal thí nghiệm cho thấy: 1) Trên hình 3.1 ảnh chụp mẫu điển hình đợc thiêu kết chế độ cận dới thí nghiệm thăm dò công nghệ 1: bột rải tự p = 0, nhiệt độ thiêu kết T= 850OC, thời gian thiêu kết t =30 phút Kết lớp hợp kim đồng chì chịu mòn có độ xốp lớp lớn (hiện tợng co cụm, thiêu kết không đều, nứt ) độ bền bám dính hai lớp kim loại mẫu bimêtal nhận đợc thấp, phụ thuộc vào thông số công nghệ nh: nhiệt độ thiêu kết, thời gian thiêu kết áp lực nén ép trớc thiêu kết đáng kể Chúng không kiểm tra độ cứng lớp hợp kim đồng chì chịu mòn lớp thép 08 K không làm mẫu thử độ bền bám dính hai lớp kim loại mẫu bimêtal sau thiêu kết 2) Trên hình 3.2 ảnh chụp 04 mẫu lô thí nghiệm thăm dò công nghệ lô số (T = 950, t = 60 ữ 90 phút, Pb = 15%; p = 0,25 T/cm2) Ta nhận thấy: bề mặt mẫu có nhiều chấm đen, nguyên nhân có lẽ thiêu kết nhiệt Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 76 độ cao nên thành phần chì bị thiên tích lên lớp bề mặt nhiều, hàm lợng phần lõi lớp hợp kim đồng chì sau thiêu kết thấp giảm tính chịu mòn Tuy nhiên, vài mẫu bề mặt lớp hợp kim đồng chì tốt: cấu trúc tế vi vùng lân cận biên giới liên kết hai lớp mẫu đạt đợc tốt (hình 3.3) Độ xốp lớp hợp kim chịu mòn lớn, đạt đến 19,19% (hình 2.4 & 3.5), điều làm giảm độ bền bám dính hai lớp thử mẫu phá huỷ, nguyên nhân bị phá huỷ tải trọng thử tơng đối thấp chế bám dính kim loại lớp không liên tục toàn mặt tiếp xúc chúng, có nhiều vùng cục đờng biên giới lỗ xốp làm giảm khả chịu tải bimêtal Độ cứng lớp hợp kim đồng chì chịu mòn đạt: HB = 28 ữ 29 (không kiểm tra độ cứng lớp thép nền), độ bền bám dính hai lớp kim loại: BD =28 ữ 32 kN/mm2 (mẫu sau thiêu kết) 3) Trên hình 3.6 mẫu thí nghiệm loạt sau hiệu chỉnh vài thông số công nghệ (bột 90%Cu + 10%Pb) Ta nhận thấy, nhìn chung mẫu nhận đợc có bề mặt tốt, có 01 mẫu bị phồng rộp 01 mẫu có tợng thiêu kết lớp hợp kim đồng chì không tốt Độ xốp lớp hợp kim đồng chì trung bình đạt đợc phạm vi = 16,48 ữ 17,37% (hình 3.8 & hình 3.9) Độ cứng lớp hợp kim đồng chì chịu mòn đợc nâng lên từ HB = 28 ữ 29 (đối với lô mẫu số thăm dò công nghệ) đạt: HB = 30 ữ 32 (đối với lô mẫu số hiệu chỉnh công nghệ), độ bền bám dính hai lớp kim loại đợc cải thiện rõ rệt: từ BD =28 ữ 32 kN/mm2 (đối với lô mẫu số thăm dò công nghệ) nâng lên đến: BD = 32,4 ữ 34,4 kN/mm2 (đối với lô mẫu số điều chỉnh công nghệ) 4) Trên hình 3.10 ảnh chụp mẫu thí nghiệm lô số hiệu chỉnh công nghệ Thành phần bột hợp kim chịu mòn thay đổi phạm vi: [90%Cu + 10%Pb]; [85%Cu + 15%Pb]; [80%Cu + 20%Pb] Nhiệt độ thời gian thiêu kết áp dụng nh lô mẫu số Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 77 Phân tích độ xốp lớp hợp kim bột chịu mòn ảnh chụp cấu trúc hình 3.12 ảnh đồ độ xốp hình 3.13 cho thấy: độ xốp trung bình lớp hợp kim đồng chì sau thiêu kết đ giảm từ 16,48% (ở loạt mẫu số sau hiệu chỉnh công nghệ) xuống 14,82 % loạt mẫu số Độ bền bám dính hai lớp kim loại đợc nâng cao từ BD = 32,4 ữ 34,4 kN/mm2 (ở loạt mẫu số 1) đến BD = 34 ữ 38 kN/mm2 loạt mẫu số 2, nguyên nhân giảm độ xốp trung bình lớp hợp kim đồng chì mẫu bimêtal loạt thí nghiệm Độ cứng lớp hợp kim đồng chì có xu hớng tăng lên rõ nét đạt: HB = 33 ữ 34 loạt mẫu số sau hiệu chỉnh công nghệ 5) Trên hình 3.14 ảnh chụp ba mẫu điển hình chế độ khác giới hạn quy hoạch loạt mẫu số sau hiệu chỉnh công nghệ để có khoa học đánh giá đầy đủ miền giá trị thích hợp cho việc thiêu kết bột đồng chì thép bon thấp để tạo vật liệu bimêtal làm bạc trợt Sử dụng loại bột hợp kim chịu mòn có thành phần [90%Cu + 10%Pb]; [85%Cu + 15%Pb]; [80%Cu + 20%Pb] Chế độ nhiệt độ thời gian thiêu kết chọn nh lô mẫu số sau hiệu chỉnh công nghệ Phân tích độ xốp lớp hợp kim bột chịu mòn ảnh chụp cấu trúc hình 3.16 ảnh đồ độ xốp hình 3.17 cho thấy: độ xốp trung bình lớp hợp kim đồng chì sau thiêu kết đ giảm từ 14,82 % (loạt mẫu số 2) xuống 12,17% loạt mẫu số Độ bền bám dính hai lớp kim loại đợc nâng cao từ BD = 34 ữ 38 kN/mm2 (đối với loạt mẫu số 2) đến BD = 38 ữ 42 kN/mm2 loạt mẫu thí nghiệm số Độ cứng lớp hợp kim đồng chì có xu hớng tăng lên không đáng kể đạt: HB = 34 ữ 35 loạt mẫu số sau hiệu chỉnh công nghệ Nh vậy, đánh giá chung rằng: độ bền bám dính hai lớp, độ cứng lớp hợp kim chịu mòn so với tiêu chuẩn băng bimêtal Liên Xô trớc đâychế tạo theo phơng pháp cán dính loạt sản phẩm thí nghiệm đạt giá trị giới hạn cho phép để chế tạo bạc trợt tải trọngvừa nhỏ Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 78 Kết luận Chơng 3: 1) Khi tăng nhiệt độ thiêu kết ( T ) từ 850 0C đến 950 0C, độ xốp lớp hợp kim đồng chì chịu mòn ( ) có xu hớng giảm rõ nét, T tiếp tục tăng lên 950 0C lớp hợp kim đồng chì chịu mòn có tợng phồng rộp làm giảm chất lợng tính 2) Khi tăng thời gian thiêu kết ( t ) từ 30 phút đến 90 phút, độ xốp lớp hợp kim đồng chì chịu mòn ( ) có xu hớng chung giảm đáng kể khoảng t = 30 ữ 60 phút, khoảng từ 60 ữ 90 phút độ xốp ( ) có giảm nhng không đáng kể 3) Khi rải bột hợp kim đồng chì tự (p = 0) lớp hợp kim đồng chì dễ bị co cụm, nứt, chất lợng sau thiêu kết không đảm bảo Nếu chọn áp lực nén ép lớp bột hợp kim đồng chì thép khoảng p = 0,25 T/cm2 độ xốp ( ) có xu hớng giảm: nguyên nhân độ đặc xít ban đầu hỗn hợp kim loại bột chịu mòn mức độ định đ có góp phần làm giảm độ xốp sau thiêu kết 4) Khi tăng hàm lợng chì ( Pb ) thành phần hỗn hợp bột trớc thiêu kết, ảnh hởng cha đợc nghiên cứu thể rõ nét, hớng nghiên cứu Luận văn khác nhóm nghiên cứu PGS.TS Hà Minh Hùng đạo Viện Nghiên cứu Cơ khí 5) Độ bền bám dính hai lớp kim loại bd đạt giá trị cực đại 42 kN/mm2 tơng ứng với chế độ thí nghiệm T = 9000C, t = 90 phút, p = 0,25 T/cm2 bột có thành phần [85%Cu + 15%Pb] chế độ thí nghiệm thiêu kết hợp kim bột chịu mòn tốt, độ xốp lớp hợp kim đồng chì đạt đợc = 12,17% 6) Độ bền bám dính bd đạt giá trị cực tiểu 28 kN/cm2 tơng ứng với chế độ thí nghiệm T = 850 0C, t = 30 phút, p = 0,25 T/cm2 với bột hợp kim đồng chì có thành phần [90%Cu + 10%Pb] chế độ thí nghiệm thiêu kết KLBCM tốt, độ xốp lớp hợp kim đồng chì lớn = 19,19% Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 79 7) Khi thiêu kết nhiệt độ T = 950 OC thời gian dài (t 90 phút), phát thấy có tợng mẫu bị phòng rộp, cháy đen lớp hợp kim đồng chì, chất lợng mẫu bị giảm rõ rệt 8) Căn vào kết thực nghiệm nêu trên, với xu hớng chung thay đổi độ xốp độ bền bám dính hai lớp (bd) miền biến thiên thông số công nghệ đ lựa chọn T, t, Pb , theo kết nhóm nghiên cứu Viện nghiên cứu Cơ khí PGS.TS Hà Minh Hùng, xác định miền thông số công nghệ phù hợp nh sau: T = (950 5)0C; t = (60 5) phút; p = (0,25 0,05) T/cm2 Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 80 Kết luận chung luận văn Trong công trình này, tác giả đ trình bày kết nghiên cứu sau đây: 1) Từ tài liệu đ công bố nớc đ nêu đợc tổng quan phơng pháp chế tạo vật liệu bimêtal (2 lớp kim loại + hợp kim chịu mòn) dùng để làm bạc trợt: công nghệ đúc, cán dính, hàn nổ luyện kim bột Từ tác giả đ giới hạn mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu đề tài luận văn (chơng 1); 2) Trong chơng tác giả đ trình bày khái quát đối tợng nghiên cứu, vật liệu sử dụng, phơng pháp nghiên cứu thiết bị dùng để thiêu kết tạo vật liệu bimêtal quy mô phòng thí nghiệm Trong phơng pháp nghiên cứu, tác giả đ nêu bớc thực thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm, phơng pháp xác định độ xốp lớp hợp kim đồng chì; xác định độ bền bám dính với lớp thép bon; phơng pháp phân tích cấu trúc kim loại bên lớp hợp kim chịu mòn vùng biên giới liên kết lớp bimêtal; phơng pháp đo tính hệ số mô hình toán mô hàm mục tiêu chất lợng sản phẩm thông qua độ xốp phụ thuộc vào thông số công nghệ khảo sát đ chọn; 3) Trong chơng tác giả đ trình bày kết thí nghiệm thu nhận đợc theo bớc tiến hành thí nghiệm quy hoạch thăm dò hiệu chỉnh để tối u công nghệ thiêu kết bột hợp kim đồng chì (là hợp kim chịu mòn) thép bon thấp 08K Bằng phần mềm chuyên dụng cho phân tích cấu trúc vật liệu kim loại nghiên cứu chụp ảnh cấu trúc tế vi lớp hợp kim chịu mòn, đ đa đợc ảnh đồ mô tả tỷ lệ phần trăm (%) pha xốp pha kim loại số mẫu điển hình nhận đợc điểm nút quy hoạch thực nghiệm; 4) Trên sở mẫu thí nghiệm có bề mặt tốt khỏi lò thiêu kết, đ nghiên cứu khảo sát phơng pháp phá huỷ mẫu tròn chuyên dụng xác định đợc độ bền bám dính lớp bimêtal thép 08K + hợp kim đồng chì Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 81 Từ phân tích quy luật thay đổi độ xốp, độ xốp lớp hợp kim chịu mòn tuỳ thuộc vào chế độ thiêu kết khác (các thông số nh nhiệt độ thiêu kết T, thời gian thiêu kết t, hàm lợng bột chì vật liệu đầu vào Pb đ đa đợc miền thông số công nghệ thích hợp để thiêu kết sản phẩm đạt chất lợng yêu cầu bột đồng chì: Pb = 15 ữ 20 % Pb; T = (950 5)0C; t = (60 5) phút; p = (0,25 0,05) T/cm2 5) Do thời gian hạn chế, nên tác giả luận văn cha sâu nghiên cứu ảnh hởng chế độ thiêu kết khác đến độ bền bám dính hai lớp, kiến nghị đợc nghiên cứu tiếp đặt trọng tâm vào vấn đề Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 82 Tài liệu tham khảo Tiếng Việt: [1] Hà Minh Hùng (1991), Luận án TSKH: Thành lập ứng dụng công nghệ hàn nổ tạo vật liệu compozít chịu mòn thép hợp kim đồng nhiều lớp làm bạc trợt, Trờng đại học thép Hợp kim Matxcơva, Matxcova, 287 trang; [2] Hà Minh Hùng tác giả (1999), Một số công nghệ tiên tiến tạo vật liệu hợp kim nhiều lớp làm bạc trợt đ đợc nghiên cứu áp dụng thử Việt Nam, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 13/1999, trang 31 34; [3] Hà Minh Hùng (1987), Nghiên cứu tạo băng hợp kim nhiều lớp công nghệ nổ dính, Tập san Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy công nghiệp số đặc biệt kỷ niệm 25 năm ngày thành lập Viện nghiên cứu Máy, số 12/ 1987, trang 39 44; [4] Hà Minh Hùng (1998), Mô hình toán học công nghệ tạo băng Composit kim loại bột thép thực nghiệm, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 23/1998, trang 25 27; [5] Hà Minh Hùng (1999), Nghiên cứu áp dụng công nghệ Luyện kim bột tạo vật liệu hợp kim nhiều lớp làm bạc trợt Việt Nam, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 18/1999, trang 26 28; [6] Hà Minh Hùng (1998), Một số thành tựu NCKH chơng trình KHCN.05, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 21/98, trang 22 24; [7] Hà Minh Hùng (2000), Nghiên cứu ứng dụng công nghệ luyện kim bột chế tạo băng compozit làm bạc trợt, Báo cáo Chuyên đề KHCN thuộc đề tài cấp Nhà nớc m số KHCN 05-06, Viện nghiên cứu Cơ khí, Hà Nội, 256 trang Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 83 [8] Hà Minh Hùng (1999), Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ luyện kim bột để sản xuất chi tiết máy giới Việt Nam, Tạp chí Cơ khí ngày nay, số 29/ 1999, trang 22 24; [9] Hà Minh Hùng, Dơng Trọng Đông (1999), Đánh giá chất lợng băng thép + hợp kim đồng mô hình toán mô phỏng, Tạp chí Công nghiệp Việt Nam, số 10/1999, trang 27 31; [10] Hà Minh Hùng, Lê Kim Sơn, Trần Việt Hoài (2003), Đánh giá khả sử dụng tay biên luyện kim bột động xe máy Honda - C100 điều kiện Việt Nam, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 72/ 2003, trang 39 41; [11] Hà Minh Hùng, Vũ Trung Tuyến, Nguyễn Tuấn Anh (2002), Nghiên cứu ảnh hởng biến dạng dẻo đến tính chất bimêtal thép + hợp kim đồng thiêu kết, Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 68/ 2002, trang 32 35; Tiếng Nga: [12] , .. (1992),M KOMKCHO PT bl T+ HA , , , , No 4- 1992; [13] ,. (1993),PAPATKA MATEMAT MO BPb AHTb CTAb + , CTAb + A , , , , No 5- 1993; Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 84 Tiếng Anh: [14] Alexander B H and Balluffi R W (1957), The Mechanism of Sitering of Cooper / Act Met., 666 p; [15] Bockstiegel G (1956), On the Rate of Sintering Trans AIME 206, 580 p; [16] Coble R L and Gupta T K (1967), Intermediate Stage Sintering, Sintering and Related Phenomena, G.C Kuczynski, N.A Hooton and C.F Gibben, New York: Gordon and Breach, Science Publichers , 423p; [17] Moser J B and Whilmore D H Kinetics of Sintering Sodium Chloid in the Presence of an Inert Gas/ J.App Phys, 31 1960, 488p; [18] Venkatu D A and Kuczynski G C (1969), Sintering of Two Component Oxide Systems with Compound Formation Kinetics of Reaction in Ionic Systems, T.J.Gray and V.D Frichette, eds, New York; plenum Press , 316p Trng i hc Nụng nghip H Ni Lun thc s k thut 85 [...]... bớc phát triển mới trong nghiên cứu khoa học cơ bản và khoa học công nghệ Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành cơ khí nông nghiệp này nghiên cứu tạo lớp phủ bột đồng chì trên nền thép các bon làm bạc trợt Nó giải quyết một số vấn đề sau: - Xác lập đợc phơng pháp luận nghiên cứu khoa học bằng thực nghiệm thiêu kết kim loại bột đồng chì trên nền thép các bon thấp làm bạc trợt để khảo sát sự... mòn; 2) Trục cán trên; 3) Trục cán dới; 4) Lớp nền thép; R1, R2 Bán kính trục cán trên và dới; H1, h2 Chiều dày lớp hợp kim chịu mòn và lớp nền thép trớc khi cán; H2, h2 - Chiều dày lớp hợp kim chịu mòn và lớp nền thép sau khi cán Công nghệ cán dính tạo băng bimêtal (hình 1.3) cũng đợc nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam giai đoạn 1980 -1986, do Viện nghiên cứu Máy, Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội cùng... lực thiết bị, điều kiện nghiên cứu khoa học trong tổng thể nền kinh tế x hội thời kỳ trớc đổi mới, việc nghiên cứu đột phá công nghệ tiên tiến này của thế giới đ đợc bắt đầu từ sau năm 1980 Công nghệ hàn nổ đợc áp dụng phối hợp với công nghệ cán dính để tạo băng bimêtal thép + hợp kim nhôm làm bạc trợt tại Viện nghiên cứu Máy (nay là Viện Nghiên cứu Cơ khí) do nhóm nghiên cứu gồm: Hàn Đức Kim; Hà... loại bột chịu mòn trên nền thép Hớng nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng trong lĩnh vực luyện kim bột để chế tạo các sản phẩm cơ khí đặc bịêt từ những năm 1970 trở lại đây ở nhiều nớc công nghiệp trên thế giới đ đợc triển khai rộng r i Điều đó khẳng định rằng, đây là một hớng công nghệ tiên tiến mới công nghệ gia công không phôi - Lớp thép nền đợc sử dụng là thép cácbon thấp 08K của Nga - Vật liệu bột. .. hàn nổ tạo băng bimêtal vẫn áp dụng có hiệu quả đối với các loại băng có kích thớc lớn, yêu cầu về độ bền bám dính các lớp cao để đảm bảo sản phẩm làm việc ở tải trọng cao, mà ta không thể nhận đợc bằng các công nghệ khác 1.1.4 Phơng pháp thiêu kết kim loại bột chịu mòn trên nền thép tạo băng compozit hai lớp: Công nghệ tạo băng compozit bằng phơng pháp thiêu kết kim loại bột chịu mòn trên nền thép là... quát Một số nghiên cứu tạo vật liệu hai lớp thép + hợp kim đồng chì làm bạc trợt Với sự phát triển của công nghiệp chế tạo máy hiện nay trên thế giới, trong các bộ đôi ma sát của các thiết bị, máy móc cần đòi hỏi phải có những bộ phận chống ma sát (chịu mài mòn) thờng gọi là bạc trợt gọn nhẹ mà vẫn đảm bảo tính chịu tải trọng cao và tốc độ trợt lớn Ngoài ra, yêu cầu chính đối với các loại bạc trợt đó... thọ làm việc của sản phẩm cao nhất Chính vì vậy ngời ta đ thay thế các loại bạc trợt đơn kim loại bằng bạc trợt bimêtal Có nhiều công nghệ tiên tiến trên thế giới đang đợc áp dụng để chế tạo chúng, nhng chủ yếu là các công nghệ tạo băng bimêtal hai lớp thép + hợp kim chịu mòn để làm bạc trợt theo phơng pháp cán dính, hàn nổ phối hợp với cán dính hai lớp băng kim loại, cán và thiêu kết kim loại bột trên. .. chiếm tỷ trọng 85%, bột đồng và các hợp kim trên cơ sở nền đồng chiếm khoảng 6 -7%, bột nhôm, hợp kim nhôm, thép không gỉ, thép hợp kim hoá cao, kim loại khó chảy và hợp chất của chúng khoảng 5 -10% [7] Với công suất chế tạo lắp ráp ô tô, xe máy hiện nay trên thế giới nhu cầu về chi tiết máy từ kim loại bột rất lớn trong tơng lai Xu hớng phát triển công nghệ luyện kim bột để chế tạo các chi tiết máy... phát triển kỹ nghệ chế tạo máy và tiết kiệm kim loại màu quý hiếm, sau năm 1950 ngời ta chuyển hớng sang sử dụng các loại bạc trợt bimêtal thép + hợp kim đồng, thép + hợp kim nhôm Lớp hợp kim chịu mòn thông thờng có chiều dày khoảng 25 - 30% chiều dầy tổng cộng của bạc trợt bimêtal Khi đó, lớp thép nền đảm bảo chịu áp lực tác động của trục lên ổ đỡ, còn lớp hợp kim chịu mòn là lớp chống ma sát và chịu... đợc nghiên cứu áp dụng trong những năm của thập kỷ 80 của thế kỷ 20 Các chi tiết máy chất lợng cao bằng thép cha đợc đầu t nghiên cứu ứng dụng Năng lực trang thiết bị có tại các cơ sở nghiên cứu về công nghệ luyện kim bột ở Việt Nam nhìn chung lạc hậu so với thế giới, thiếu đồng bộ, thao tác chủ yếu bằng phơng pháp thủ công, trình độ chế tạo khuôn mẫu ép nóng chính xác còn kém Do đó, việc nghiên cứu ... nghiệp nghiên cứu tạo lớp phủ bột đồng chì thép bon làm bạc trợt Nó giải số vấn đề sau: - Xác lập đợc phơng pháp luận nghiên cứu khoa học thực nghiệm thiêu kết kim loại bột đồng chì thép bon thấp làm. .. thc s k thut 37 chơng 2: phơng pháp nghiên cứu thiết bị thí nghiệm 2.1 Phơng pháp nghiên cứu Tạo lớp phủ bột đồng chì thép bon làm bạc trợt Lớp thép đợc dùng thép bon thấp 08K Nga có tiêu chuẩn... thấp - Nghiên cứu công nghệ thiêu kết bột đồng chì thép bon - Xác định độ xốp độ cứng lớp hợp kim đồng chì sau thiêu kết - Nghiên cứu cấu trúc lớp hợp kim đồng chì biên giới liên kết với thép bon