Đang tải... (xem toàn văn)
Hoá già là quá trình gia công nhiệt luyện các họp kim sau khi tôi không có chuyển biến thù hình, mà nó chủ yếu là quá trình phân hoá dung dịch rắn quá bão hoà dưới tác dụng của nhiệt độ và thời gian, đưa tổ chức của họp kim về trạng thái năng lượne ổn định hơn. Thực chất của quá trình hoá già là chuyển hệ thống từ trạng thái có năng lượng cao và không cân bằng về trạng thái có năns lượng thấp hơn (vì quá trình hoá già là quá trình tự xảy ra). Cơ sở lý thuyết về quá trình hoá già được áp dụng cho tất cả các họp kim tạo trên cơ sở kim loại có chuyển biến thù hình. Sự thay đổi tổ chức khi hoá già: Quá trình hóa già xảy ra có khuếch tán. Các yếu tố như nhiệt độ, thời gian hoá già, bản chất hợp kim, thành phần các nguyên tố cơ bản, tạp chất, trạng thái tổ chức và đặc tính biến dạng trước khi hoá già có vai trò rất lớn. Các yếu tố này gây ảnh hưởng đến mức độ, hình thức phân hoá dung dịch rắn, độ phân tán các phần tử tiết ra, hình dạng của chúng và đặc tính tổ chức khác. Các giai đoạn phân hoá dung dịch rắn quá bão hoà: Nghiên cứu bản chất tổ chức tạo ra khi hoá già, các giai đoạn và đặc tính động học của quá trình phân hoá dung dịch rắn quá bão hoà có ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn rất quan trọng. Đặc điểm tổ chức hình thành khi phân hoá dung dịch rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đến nay nhiều công trình nghiên cứu dựa trên những phương tiện hiện đại cũng đang nghiên cứu để làm sáng tỏ bản chất động học quá trình hoá già. Từ đầu thế kỷ 20, hợp kim AI 4%Cu đã được nghiên cứu nhiều và được làm hợp kim tiêu biểu cho sự nghiên cứu về động học quá trình hoá già. Cơ chế hoá bền hợp kim nhôm cũng được giải thích trên cơ sở của các công trình nghiên cứu về hợp kim này. Sau khi tôi hợp kim sẽ nhận được dung dịch rắn a quá bão hoà, ở nhiệt độ thường tổ chức này không ổn định và có xu hướng phân hoá. Khi ta tăng nhiệt độ (khi nhiệt độ lớn hơnl50°C) hoặc kéo dài thời gian, giữ cho nhiệt độ không đổi thì sự thay đổi tổ chức bắt đầu hình thành các vùng Guinier — Preston (VGP), tiếp theo là sự tạo pha 0” (VGP2), pha 0’ và pha 0(CUA12).
VẬT LIỆU HỌC Quá trình hóa già hợp kim Al – Cu Hoá già trình gia công nhiệt luyện họp kim sau chuyển biến thù hình, mà chủ yếu trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà tác dụng nhiệt độ thời gian, đưa tổ chức họp kim trạng thái lượne ổn định Thực chất trình hoá già chuyển hệ thống từ trạng thái có lượng cao không cân trạng thái có năns lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch tán Các yếu tố nhiệt độ, thời gian hoá già, chất hợp kim, thành phần nguyên tố bản, tạp chất, trạng thái tổ chức đặc tính biến dạng trước hoá già có vai trò lớn Các yếu tố gây ảnh hưởng đến mức độ, hình thức phân hoá dung dịch rắn, độ phân tán phần tử tiết ra, hình dạng chúng đặc tính tổ chức khác Các giai đoạn phân hoá dung dịch rắn bão hoà: Nghiên cứu chất tổ chức tạo hoá già, giai đoạn đặc tính động học trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà có ý nghĩa lý thuyết thực tiễn quan trọng Đặc điểm tổ chức hình thành phân hoá dung dịch rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đến nhiều công trình nghiên cứu dựa phương tiện đại nghiên cứu để làm sáng tỏ chất động học trình hoá già Từ đầu kỷ 20, hợp kim AI - 4%Cu nghiên cứu nhiều làm hợp kim tiêu biểu cho nghiên cứu động học trình hoá già Cơ chế hoá bền hợp kim nhôm giải thích sở công trình nghiên cứu hợp kim Sau hợp kim nhận dung dịch rắn a bão hoà, nhiệt độ thường tổ chức không ổn định có xu hướng phân hoá Khi ta tăng nhiệt độ (khi nhiệt độ lớn hơnl50°C) kéo dài thời gian, giữ cho nhiệt độ không đổi thay đổi tổ chức bắt đầu hình thành vùng Guinier — Preston (VGP), tạo pha 0” (VGP2), pha 0’ pha 0(CUA12) TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC VGP vùng dung dịch rắn bão hoà làm gi ầu nguyên tố hợp kim Tất nhiên có kiểu mạng tinh thể với dung dịch rắn Do tồn chênh lệch đường kính nguyên tử Àd Cu Al, hình thành VGP gây trườn £ ứng suất đàn hồi lớn Giữa VGP pha mẹ (nền) giới hạn rõ rệt Thành phần Cu VGP hệ Al + 4%Cu cao 4% nhỏ 52% (thành phần ứng với CuAl2) nguyên tử Cu chiếm số mặt họ {100}, mặt song song hai phía với có nguyên tử Al Vì bán kính nguyên tử Cu (rCu) nhỏ bán kính nguyên tử Al (rAI) Do dãn đến mặt nguyên tử Al dịch ép phía mặt nguyên tử Cu, khoảng 14 lớp tính theo phía chịu ảnh hưởne xê dịch vị trí xuất mặt phẳng nguyên tử Cu trung tâm Sự chênh lệch lớn rCu rA1 gây biến dạng đàn hồi tương đối mạnh, VGP Irong hộ AI - Cu có dạng đĩa Kích thước VGP phụ thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già, giá trị trung bình khoảns 10 - 100A° Tùy thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già mà vùns VGP có đường kính khoảng 100A° Về mặt động học VGP coi trạng thái pha giả ổn định So với vùng tạo ban đầu tạo ba động thành phần, VGP khác hẳn Vùng ba động thành phần không ổn định VGP lại ổn định theo thời gian VGP lớn lên cách “thiên tích” vùng nhỏ lân cận theo chế TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC khuyếch tán Thành phần VGP nhiệt độ định không phụ thuộc vào thành phần hợp kim Một điểm quan trọng mặt nhiệt động học coi VGP trạng thái pha giả ổn định, tồn đường hoà tan VGP tương tự đường hoà tan pha giản đồ pha tồn đường cong vòm biểu thị cân băng giả ốn định cua pha mẹ *VGP So sánh mật độ lệch mật độ VGP hoá già thấy mật độ VGP lớn mật độ lệch Trên sở đó, người ta cho VGP sinh theo chế đồng pha vùng ba động nồng độ Do VGP phân bố đồng toàn thể tích chi tiết Quá trình phân hoá tạo pha 0” Pha 0” thành phần gần giống với công thức CUA12, cấu trúc tinh thể có kiểu mạng phương a = 4,04A°, c = 7,68A° Về kích thước, pha 0” dày khoảng 100A° TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC đường kính khoảng 1500A0, pha 0” kí hiệu VGP2 Kí hiệu nói lên pha 0” giống VGP chỗ mạng tinh thể hoàn toàn liên tục với Pha 0’ có thành phần ứng với công thức CuAl2, kiểu mạng phương, Theo mặt (001) có số mạng a = 4,04A° hoàn toàn liền mạng với a Theo mặt (100) số mạng tương ứng a = 4,04A° c = 5,80A° Như 0’ liền mạns phần với a Trườne hợp ứng suất đàn hồi sinh tạo VGP pha 0” lớn so với trường họp tạo 0’ Pha (CuAl7) pha hoàn toàn độc lập với nền, kiểu mạng phương với thông số mạng a = 6,06A° c = 4,87A° Về chế sinh mầm pha 0”, 0’ người ta cho chúng tạo lệch, biên giới siêu hạt, khuyết tật xếp vùng nút trống, đồng thời chúng sinh pha 9” 0’ xuất trước Như vậy, thứ tự pha 0”, 0’ sinh cách tiếp tục phát triển VGP sinh hoàn toàn độc lập không phụ thuộc vào vùng Pha (CuAl2) Nó kế tục pha trung gian 0”, 0’ sinh độc lập với pha Sự biến đổi lượng tự chuyển biến pha trạng thái rắn biểu diễn công thức: AF = - AFV + AFbm + AFdh Hai thành phần AFbm AFdh có giá trị dương làm ngăn cản trình tạo mầm chuyển biến pha Sự tạo hình thành VGP, 0”, 9’ lệch, biên giới hạt, siêu hạt, khuyết tật xếp, vùng nút trống làm giảm bớt đại lượng Fdh, tiết pha ổn định làm tăng AFbm Khi mầm tạo biên giới hạt pha 0”, 0’ làm giảm giá trị AFbm Trên giản đồ pha, vị trí hoà tan VGP thấp đến pha 0”, pha 0’ cao đường hoà tan vùng Do sản phẩm phân hoá VGP, pha 0’, pha có giản đồ chữ c TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC Đường hòa tan VGP, pha ", 9' hệ Al-Cu TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC Nhánh đường cong chữ c tiến tới nhiệt độ hoà tan tương ứng TVGp, Te-, Te Nếu ta tiến hành hoá già nhiệt độ Tị < TVGp tạo sản phẩm aqbh —» VGP —» 0’ —» c Đường cong chữ hình thành VGP, pha 0' phân hóa dung dịch rắn bão hòa Sự kết tụ phần tử tiết pha: Khi thành phần pha mẹ đạt tới cân trình phân huỷ dung dịch rắn bão hoà, khối lượng pha tăng lên nồng độ nguyên tố hợp kim dung dịch rắn giảm xuống, dung dịch rắn đạt nồng độ cân nhiệt độ xác định, việc sinh mần ngừng lại, tổng thể tích pha tách không thay đổi tổ chức họp kim chưa ổn định, chúng có xu hướng kết tụ lại lớn lên làm giảm lượng hệ thống Động lực trình chênh lệch lượng tự phân tử tiết Đối với độ nguội cho AFV G số Từ cho thấy lượng tự tính cho nguyên tử (f) tỷ lệ nghịch với kích thước cácphần tử tiết ra, bán kính phần tử tiết nhỏ, lượng tự lớn cân với dung dịch rắn xung quanh có nồng độ cao Khi phần tử tiết có bán kính lớn, có chênh lệch nồng độ nguyên tố hoà tan nên có dòng nguyên tử nguyên tố hoà tan di chuyển từ vùng xung quanh phần tử nhỏ đến vùng xung quanh phần tử lớn Kết phần tử nhỏ hoà tan phần tử lớn tiếp tục phát triển, kéo theo lượng tự hệ thống giảm Quá trình gọi trình tích tụ phần tử tiết TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC Các yếu tô ảnh hưởng đến trình hoá già: Hóa già chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng mạnh rực tiếp đến động học hóa già nhiệt độ, thời gian, thành phần hóa học tổ chức hợp kim trước hóa già *Ở nhiệt độ cao (548°C) nhôm có khả hoà tan tới 5,65%Cu tạo dung dịch a nhiệt độ thường hoà tan đựoc khoảng 0,2% Đồng làm tăng bền cho hợp kim nhôm mạnh so với Silic Khi hạ nhiệt độ, dung dịch rắn a tiết pha CuAl2 có độ cứng 530HB (tương đương với Mg2Si) làm tăng độ bền, độ cứng cho hợp kim nhôm lại làm giảm độ dẻo hợp kim Trong hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Cu thườn £ mức 0,1 - 4,9% Với hàm lượng tổ chức hợp kim nhôm biến dạng nhiệt độ thường a + CuAl2lI Hàm lượne Cu nhỏ 0,5% có tác dụng làm tăng tính nhưne vượt giá trị làm giảm khả chống ăn mòn hợp kim TIỂU LUẬN – NHÓM 90 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC TIỂU LUẬN – NHÓM 90 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC Hoá già trình gia công nhiệt luyện họp kim sau chuyển biến thù hình, mà chủ yếu trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà tác dụng nhiệt độ thời gian, đưa tổ chức họp kim trạng thái lượne ổn định Thực chất trình hoá già chuyển hệ thống từ trạng thái có lượng cao không cân trạng thái có năns lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch tán Các yếu tố nhiệt độ, thời gian hoá già, chất hợp kim, thành phần nguyên tố bản, tạp chất, trạng thái tổ chức đặc tính biến dạng trước hoá già có vai trò lớn Các yếu tố gây ảnh hưởng đến mức độ, hình thức phân hoá dung dịch rắn, độ phân tán phần tử tiết ra, hình dạng chúng đặc tính tổ chức khác Các giai đoạn phân hoá dung dịch rắn bão hoà: Nghiên cứu chất tổ chức tạo hoá già, giai đoạn đặc tính động học trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà có ý nghĩa lý thuyết thực tiễn quan trọng Đặc điểm tổ chức hình thành phân hoá dung dịch rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đến nhiều công trình nghiên cứu dựa phương tiện đại nghiên cứu để làm sáng tỏ chất động học trình hoá già Từ đầu kỷ 20, hợp kim AI - 4%Cu nghiên cứu nhiều làm hợp kim tiêu biểu cho nghiên cứu động học trình hoá già Cơ chế hoá bền hợp kim nhôm giải thích sở công trình nghiên cứu hợp kim Sau hợp kim nhận dung dịch rắn a bão hoà, nhiệt độ thường tổ chức không ổn định có xu hướng phân hoá Khi ta tăng nhiệt độ (khi nhiệt độ lớn hơnl50°C) kéo dài thời gian, giữ cho nhiệt độ không đổi thay đổi tổ chức bắt đầu hình thành vùng Guinier — Preston (VGP), tạo pha 0” (VGP2), pha 0’ pha 0(CUA12) TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 10 VGP vùng dung dịch rắn bão hoà làm gi ầu nguyên tố hợp kim Tất nhiên có kiểu mạng tinh thể với dung dịch rắn Do tồn chênh lệch đường kính nguyên tử Àd Cu Al, hình thành VGP gây trườn £ ứng suất đàn hồi lớn Giữa VGP pha mẹ (nền) giới hạn rõ rệt Thành phần Cu VGP hệ Al + 4%Cu cao 4% nhỏ 52% (thành phần ứng với CuAl2) nguyên tử Cu chiếm số mặt họ {100}, mặt song song hai phía với có nguyên tử Al Vì bán kính nguyên tử Cu (rCu) nhỏ bán kính nguyên tử Al (rAI) Do dãn đến mặt nguyên tử Al dịch ép phía mặt nguyên tử Cu, khoảng 14 lớp tính theo phía chịu ảnh hưởne xê dịch vị trí xuất mặt phẳng nguyên tử Cu trung tâm Sự chênh lệch lớn rCu rA1 gây biến dạng đàn hồi tương đối mạnh, VGP Irong hộ AI - Cu có dạng đĩa Kích thước VGP phụ thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già, giá trị trung bình khoảns 10 - 100A° Tùy thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già mà vùns VGP có đường kính khoảng 100A° Về mặt động học VGP coi trạng thái pha giả ổn định So với vùng tạo ban đầu tạo ba động thành phần, VGP khác hẳn Vùng ba động thành phần không ổn định VGP lại ổn định theo thời gian VGP lớn lên cách “thiên tích” vùng nhỏ lân cận theo chế TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 17 Hoá già trình gia công nhiệt luyện họp kim sau chuyển biến thù hình, mà chủ yếu trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà tác dụng nhiệt độ thời gian, đưa tổ chức họp kim trạng thái lượne ổn định Thực chất trình hoá già chuyển hệ thống từ trạng thái có lượng cao không cân trạng thái có năns lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch tán Các yếu tố nhiệt độ, thời gian hoá già, chất hợp kim, thành phần nguyên tố bản, tạp chất, trạng thái tổ chức đặc tính biến dạng trước hoá già có vai trò lớn Các yếu tố gây ảnh hưởng đến mức độ, hình thức phân hoá dung dịch rắn, độ phân tán phần tử tiết ra, hình dạng chúng đặc tính tổ chức khác Các giai đoạn phân hoá dung dịch rắn bão hoà: Nghiên cứu chất tổ chức tạo hoá già, giai đoạn đặc tính động học trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà có ý nghĩa lý thuyết thực tiễn quan trọng Đặc điểm tổ chức hình thành phân hoá dung dịch rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đến nhiều công trình nghiên cứu dựa phương tiện đại nghiên cứu để làm sáng tỏ chất động học trình hoá già Từ đầu kỷ 20, hợp kim AI - 4%Cu nghiên cứu nhiều làm hợp kim tiêu biểu cho nghiên cứu động học trình hoá già Cơ chế hoá bền hợp kim nhôm giải thích sở công trình nghiên cứu hợp kim Sau hợp kim nhận dung dịch rắn a bão hoà, nhiệt độ thường tổ chức không ổn định có xu hướng phân hoá Khi ta tăng nhiệt độ (khi nhiệt độ lớn hơnl50°C) kéo dài thời gian, giữ cho nhiệt độ không đổi thay đổi tổ chức bắt đầu hình thành vùng Guinier — Preston (VGP), tạo pha 0” (VGP2), pha 0’ pha 0(CUA12) TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 18 VGP vùng dung dịch rắn bão hoà làm gi ầu nguyên tố hợp kim Tất nhiên có kiểu mạng tinh thể với dung dịch rắn Do tồn chênh lệch đường kính nguyên tử Àd Cu Al, hình thành VGP gây trườn £ ứng suất đàn hồi lớn Giữa VGP pha mẹ (nền) giới hạn rõ rệt Thành phần Cu VGP hệ Al + 4%Cu cao 4% nhỏ 52% (thành phần ứng với CuAl2) nguyên tử Cu chiếm số mặt họ {100}, mặt song song hai phía với có nguyên tử Al Vì bán kính nguyên tử Cu (rCu) nhỏ bán kính nguyên tử Al (rAI) Do dãn đến mặt nguyên tử Al dịch ép phía mặt nguyên tử Cu, khoảng 14 lớp tính theo phía chịu ảnh hưởne xê dịch vị trí xuất mặt phẳng nguyên tử Cu trung tâm Sự chênh lệch lớn rCu rA1 gây biến dạng đàn hồi tương đối mạnh, VGP Irong hộ AI - Cu có dạng đĩa Kích thước VGP phụ thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già, giá trị trung bình khoảns 10 - 100A° Tùy thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già mà vùns VGP có đường kính khoảng 100A° Về mặt động học VGP coi trạng thái pha giả ổn định So với vùng tạo ban đầu tạo ba động thành phần, VGP khác hẳn Vùng ba động thành phần không ổn định VGP lại ổn định theo thời gian VGP lớn lên cách “thiên tích” vùng nhỏ lân cận theo chế khuyếch tán Thành phần VGP nhiệt độ định không phụ thuộc vào thành phần hợp kim Một điểm quan trọng mặt nhiệt động học coi VGP trạng thái pha giả ổn định, tồn đường hoà tan VGP tương tự đường hoà tan pha giản đồ pha tồn đường cong vòm biểu thị cân băng giả ốn định cua pha mẹ *VGP So sánh mật độ lệch mật độ VGP hoá già thấy mật độ VGP lớn mật độ lệch Trên sở đó, người ta cho VGP sinh theo chế đồng pha vùng ba động nồng độ Do VGP phân bố đồng TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 19 toàn thể tích chi tiết Quá trình phân hoá tạo pha 0” Pha 0” thành phần gần giống với công thức CUA12, cấu trúc tinh thể có kiểu mạng phương a = 4,04A°, c = 7,68A° Về kích thước, pha 0” dày khoảng 100A° TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 20 đường kính khoảng 1500A0, pha 0” kí hiệu VGP2 Kí hiệu nói lên pha 0” giống VGP chỗ mạng tinh thể hoàn toàn liên tục với Pha 0’ có thành phần ứng với công thức CuAl2, kiểu mạng phương, Theo mặt (001) có số mạng a = 4,04A° hoàn toàn liền mạng với a Theo mặt (100) số mạng tương ứng a = 4,04A° c = 5,80A° Như 0’ liền mạns phần với a Trườne hợp ứng suất đàn hồi sinh tạo VGP pha 0” lớn so với trường họp tạo 0’ Pha (CuAl7) pha hoàn toàn độc lập với nền, kiểu mạng phương với thông số mạng a = 6,06A° c = 4,87A° Về chế sinh mầm pha 0”, 0’ người ta cho chúng tạo lệch, biên giới siêu hạt, khuyết tật xếp vùng nút trống, đồng thời chúng sinh pha 9” 0’ xuất trước Như vậy, thứ tự pha 0”, 0’ sinh cách tiếp tục phát triển VGP sinh hoàn toàn độc lập không phụ thuộc vào vùng Pha (CuAl2) Nó kế tục pha trung gian 0”, 0’ sinh độc lập với pha Sự biến đổi lượng tự chuyển biến pha trạng thái rắn biểu diễn công thức: AF = - AFV + AFbm + AFdh Hai thành phần AFbm AFdh có giá trị dương làm ngăn cản trình tạo mầm chuyển biến pha Sự tạo hình thành VGP, 0”, 9’ lệch, biên giới hạt, siêu hạt, khuyết tật xếp, vùng nút trống làm giảm bớt đại lượng Fdh, tiết pha ổn định làm tăng AFbm Khi mầm tạo biên giới hạt pha 0”, 0’ làm giảm giá trị AFbm Trên giản đồ pha, vị trí hoà tan VGP thấp đến pha 0”, pha 0’ cao đường hoà tan vùng Do sản phẩm phân hoá VGP, pha 0’, pha có giản đồ chữ c TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 21 Nhánh đường cong chữ c tiến tới nhiệt độ hoà tan tương ứng TVGp, Te-, Te Nếu ta tiến hành hoá già nhiệt độ Tị < TVGp tạo sản phẩm aqbh —» VGP —» 0’ —» Sự kết tụ phần tử tiết pha: Khi thành phần pha mẹ đạt tới cân trình phân huỷ dung dịch rắn bão hoà, khối lượng pha tăng lên nồng độ nguyên tố hợp kim dung dịch rắn giảm xuống, dung dịch rắn đạt nồng độ cân nhiệt độ xác định, việc sinh mần ngừng lại, tổng thể tích pha tách không thay đổi tổ chức họp kim chưa ổn định, chúng có xu hướng kết tụ lại lớn lên làm giảm lượng hệ thống Động lực trình chênh lệch lượng tự phân tử tiết Đối với độ nguội cho AFV G số Từ cho thấy lượng tự tính cho nguyên tử (f) tỷ lệ nghịch với kích thước cácphần tử tiết ra, bán kính phần tử tiết nhỏ, lượng tự lớn cân với dung dịch rắn xung quanh có nồng độ cao Khi phần tử tiết có bán kính lớn, có chênh lệch nồng độ nguyên tố hoà tan nên có dòng nguyên tử nguyên tố hoà tan di chuyển từ vùng xung quanh phần tử nhỏ đến vùng xung quanh phần tử lớn Kết phần tử nhỏ hoà tan phần tử lớn tiếp tục phát triển, kéo theo lượng tự hệ thống giảm Quá trình gọi trình tích tụ phần tử tiết TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 22 Các yếu tô ảnh hưởng đến trình hoá già: Hóa già chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng mạnh rực tiếp đến động học hóa già nhiệt độ, thời gian, thành phần hóa học tổ chức hợp kim trước hóa già *Ở nhiệt độ cao (548°C) nhôm có khả hoà tan tới 5,65%Cu tạo dung dịch a nhiệt độ thường hoà tan đựoc khoảng 0,2% Đồng làm tăng bền cho hợp kim nhôm mạnh so với Silic Khi hạ nhiệt độ, dung dịch rắn a tiết pha CuAl2 có độ cứng 530HB (tương đương với Mg2Si) làm tăng độ bền, độ cứng cho hợp kim nhôm lại làm giảm độ dẻo hợp kim Trong hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Cu thườn £ mức 0,1 - 4,9% Với hàm lượng tổ chức hợp kim nhôm biến dạng nhiệt độ thường a + CuAl2lI Hàm lượne Cu nhỏ 0,5% có tác dụng làm tăng tính nhưne vượt giá trị làm giảm khả chống ăn mòn hợp kim TIỂU LUẬN – NHÓM 90 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 23 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 24 Hoá già trình gia công nhiệt luyện họp kim sau chuyển biến thù hình, mà chủ yếu trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà tác dụng nhiệt độ thời gian, đưa tổ chức họp kim trạng thái lượne ổn định Thực chất trình hoá già chuyển hệ thống từ trạng thái có lượng cao không cân trạng thái có năns lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch tán Các yếu tố nhiệt độ, thời gian hoá già, chất hợp kim, thành phần nguyên tố bản, tạp chất, trạng thái tổ chức đặc tính biến dạng trước hoá già có vai trò lớn Các yếu tố gây ảnh hưởng đến mức độ, hình thức phân hoá dung dịch rắn, độ phân tán phần tử tiết ra, hình dạng chúng đặc tính tổ chức khác Các giai đoạn phân hoá dung dịch rắn bão hoà: Nghiên cứu chất tổ chức tạo hoá già, giai đoạn đặc tính động học trình phân hoá dung dịch rắn bão hoà có ý nghĩa lý thuyết thực tiễn quan trọng Đặc điểm tổ chức hình thành phân hoá dung dịch rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đến nhiều công trình nghiên cứu dựa phương tiện đại nghiên cứu để làm sáng tỏ chất động học trình hoá già Từ đầu kỷ 20, hợp kim AI - 4%Cu nghiên cứu nhiều làm hợp kim tiêu biểu cho nghiên cứu động học trình hoá già Cơ chế hoá bền hợp kim nhôm giải thích sở công trình nghiên cứu hợp kim Sau hợp kim nhận dung dịch rắn a bão hoà, nhiệt độ thường tổ chức không ổn định có xu hướng phân hoá Khi ta tăng nhiệt độ (khi nhiệt độ lớn hơnl50°C) kéo dài thời gian, giữ cho nhiệt độ không đổi thay đổi tổ chức bắt đầu hình thành vùng Guinier — Preston (VGP), tạo pha 0” (VGP2), pha 0’ pha 0(CUA12) TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 25 VGP vùng dung dịch rắn bão hoà làm gi ầu nguyên tố hợp kim Tất nhiên có kiểu mạng tinh thể với dung dịch rắn Do tồn chênh lệch đường kính nguyên tử Àd Cu Al, hình thành VGP gây trườn £ ứng suất đàn hồi lớn Giữa VGP pha mẹ (nền) giới hạn rõ rệt Thành phần Cu VGP hệ Al + 4%Cu cao 4% nhỏ 52% (thành phần ứng với CuAl2) nguyên tử Cu chiếm số mặt họ {100}, mặt song song hai phía với có nguyên tử Al Vì bán kính nguyên tử Cu (rCu) nhỏ bán kính nguyên tử Al (rAI) Do dãn đến mặt nguyên tử Al dịch ép phía mặt nguyên tử Cu, khoảng 14 lớp tính theo phía chịu ảnh hưởne xê dịch vị trí xuất mặt phẳng nguyên tử Cu trung tâm Sự chênh lệch lớn rCu rA1 gây biến dạng đàn hồi tương đối mạnh, VGP Irong hộ AI - Cu có dạng đĩa Kích thước VGP phụ thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già, giá trị trung bình khoảns 10 - 100A° Tùy thuộc vào thành phần hợp kim, nhiệt độ thời gian hoá già mà vùns VGP có đường kính khoảng 100A° Về mặt động học VGP coi trạng thái pha giả ổn định So với vùng tạo ban đầu tạo ba động thành phần, VGP khác hẳn Vùng ba động thành phần không ổn định VGP lại ổn định theo thời gian VGP lớn lên cách “thiên tích” vùng nhỏ lân cận theo chế khuyếch tán Thành phần VGP nhiệt độ định không phụ thuộc vào thành phần hợp kim Một điểm quan trọng mặt nhiệt động học coi VGP trạng thái pha giả ổn định, tồn đường hoà tan VGP tương tự đường hoà tan pha giản đồ pha tồn đường cong vòm biểu thị cân băng giả ốn định cua pha mẹ *VGP So sánh mật độ lệch mật độ VGP hoá già thấy mật độ VGP lớn mật độ lệch Trên sở đó, người ta cho VGP sinh theo chế đồng pha vùng ba động nồng độ Do VGP phân bố đồng TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 26 toàn thể tích chi tiết Quá trình phân hoá tạo pha 0” Pha 0” thành phần gần giống với công thức CUA12, cấu trúc tinh thể có kiểu mạng phương a = 4,04A°, c = 7,68A° Về kích thước, pha 0” dày khoảng 100A° TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 27 đường kính khoảng 1500A0, pha 0” kí hiệu VGP2 Kí hiệu nói lên pha 0” giống VGP chỗ mạng tinh thể hoàn toàn liên tục với Pha 0’ có thành phần ứng với công thức CuAl2, kiểu mạng phương, Theo mặt (001) có số mạng a = 4,04A° hoàn toàn liền mạng với a Theo mặt (100) số mạng tương ứng a = 4,04A° c = 5,80A° Như 0’ liền mạns phần với a Trườne hợp ứng suất đàn hồi sinh tạo VGP pha 0” lớn so với trường họp tạo 0’ Pha (CuAl7) pha hoàn toàn độc lập với nền, kiểu mạng phương với thông số mạng a = 6,06A° c = 4,87A° Về chế sinh mầm pha 0”, 0’ người ta cho chúng tạo lệch, biên giới siêu hạt, khuyết tật xếp vùng nút trống, đồng thời chúng sinh pha 9” 0’ xuất trước Như vậy, thứ tự pha 0”, 0’ sinh cách tiếp tục phát triển VGP sinh hoàn toàn độc lập không phụ thuộc vào vùng Pha (CuAl2) Nó kế tục pha trung gian 0”, 0’ sinh độc lập với pha Sự biến đổi lượng tự chuyển biến pha trạng thái rắn biểu diễn công thức: AF = - AFV + AFbm + AFdh Hai thành phần AFbm AFdh có giá trị dương làm ngăn cản trình tạo mầm chuyển biến pha Sự tạo hình thành VGP, 0”, 9’ lệch, biên giới hạt, siêu hạt, khuyết tật xếp, vùng nút trống làm giảm bớt đại lượng Fdh, tiết pha ổn định làm tăng AFbm Khi mầm tạo biên giới hạt pha 0”, 0’ làm giảm giá trị AFbm Trên giản đồ pha, vị trí hoà tan VGP thấp đến pha 0”, pha 0’ cao đường hoà tan vùng Do sản phẩm phân hoá VGP, pha 0’, pha có giản đồ chữ c Đường hòa tan VGP, pha ", 9' hệ Al-Cu TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 28 Nhánh đường cong chữ c tiến tới nhiệt độ hoà tan tương ứng TVGp, Te-, Te Nếu ta tiến hành hoá già nhiệt độ Tị < TVGp tạo sản phẩm aqbh —» VGP —» 0’ —» Sự kết tụ phần tử tiết pha: Khi thành phần pha mẹ đạt tới cân trình phân huỷ dung dịch rắn bão hoà, khối lượng pha tăng lên nồng độ nguyên tố hợp kim dung dịch rắn giảm xuống, dung dịch rắn đạt nồng độ cân nhiệt độ xác định, việc sinh mần ngừng lại, tổng thể tích pha tách không thay đổi tổ chức họp kim chưa ổn định, chúng có xu hướng kết tụ lại lớn lên làm giảm lượng hệ thống Động lực trình chênh lệch lượng tự phân tử tiết Đối với độ nguội cho AFV G số Từ cho thấy lượng tự tính cho nguyên tử (f) tỷ lệ nghịch với kích thước cácphần tử tiết ra, bán kính phần tử tiết nhỏ, lượng tự lớn cân với dung dịch rắn xung quanh có nồng độ cao Khi phần tử tiết có bán kính lớn, có chênh lệch nồng độ nguyên tố hoà tan nên có dòng nguyên tử nguyên tố hoà tan di chuyển từ vùng xung quanh phần tử nhỏ đến vùng xung quanh phần tử lớn Kết phần tử nhỏ hoà tan phần tử lớn tiếp tục phát triển, kéo theo lượng tự hệ thống giảm Quá trình gọi trình tích tụ phần tử tiết TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 29 Các yếu tô ảnh hưởng đến trình hoá già: Hóa già chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng mạnh rực tiếp đến động học hóa già nhiệt độ, thời gian, thành phần hóa học tổ chức hợp kim trước hóa già *Ở nhiệt độ cao (548°C) nhôm có khả hoà tan tới 5,65%Cu tạo dung dịch a nhiệt độ thường hoà tan đựoc khoảng 0,2% Đồng làm tăng bền cho hợp kim nhôm mạnh so với Silic Khi hạ nhiệt độ, dung dịch rắn a tiết pha CuAl2 có độ cứng 530HB (tương đương với Mg2Si) làm tăng độ bền, độ cứng cho hợp kim nhôm lại làm giảm độ dẻo hợp kim Trong hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Cu thườn £ mức 0,1 - 4,9% Với hàm lượng tổ chức hợp kim nhôm biến dạng nhiệt độ thường a + CuAl2lI Hàm lượne Cu nhỏ 0,5% có tác dụng làm tăng tính nhưne vượt giá trị làm giảm khả chống ăn mòn hợp kim TIỂU LUẬN – NHÓM 90 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 30 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 VẬT LIỆU HỌC 31 TIỂU LUẬN – NHÓM 90 [...]... họp kim về trạng thái năng lượne ổn định hơn Thực chất của quá trình hoá già là chuyển hệ thống từ trạng thái có năng lượng cao và không cân bằng về trạng thái có năns lượng thấp hơn (vì quá trình hoá già là quá trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết về quá trình hoá già được áp dụng cho tất cả các họp kim tạo trên cơ sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức khi hoá già: Quá trình hóa già. .. họp kim về trạng thái năng lượne ổn định hơn Thực chất của quá trình hoá già là chuyển hệ thống từ trạng thái có năng lượng cao và không cân bằng về trạng thái có năns lượng thấp hơn (vì quá trình hoá già là quá trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết về quá trình hoá già được áp dụng cho tất cả các họp kim tạo trên cơ sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức khi hoá già: Quá trình hóa già. .. thống giảm Quá trình này được gọi là quá trình tích tụ các phần tử tiết ra TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 4 VẬT LIỆU HỌC 22 Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình hoá già: Hóa già chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng mạnh và rực tiếp đến động học hóa già là nhiệt độ, thời gian, thành phần hóa học và tổ chức của hợp kim trước khi hóa già *Ở nhiệt độ cao (548°C) nhôm có khả năng hoà tan tới 5,65 %Cu và... thống giảm Quá trình này được gọi là quá trình tích tụ các phần tử tiết ra TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 4 VẬT LIỆU HỌC 15 Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình hoá già: Hóa già chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng mạnh và rực tiếp đến động học hóa già là nhiệt độ, thời gian, thành phần hóa học và tổ chức của hợp kim trước khi hóa già *Ở nhiệt độ cao (548°C) nhôm có khả năng hoà tan tới 5,65 %Cu và... thống giảm Quá trình này được gọi là quá trình tích tụ các phần tử tiết ra TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 4 VẬT LIỆU HỌC 29 Các yếu tô ảnh hưởng đến quá trình hoá già: Hóa già chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố Các yếu tố ảnh hưởng mạnh và rực tiếp đến động học hóa già là nhiệt độ, thời gian, thành phần hóa học và tổ chức của hợp kim trước khi hóa già *Ở nhiệt độ cao (548°C) nhôm có khả năng hoà tan tới 5,65 %Cu và... bền cho hợp kim nhôm mạnh hơn so với Silic Khi hạ nhiệt độ, dung dịch rắn a tiết ra pha CuAl2 có độ cứng 530HB (tương đương với Mg2Si) làm tăng độ bền, độ cứng cho hợp kim nhôm nhưng lại làm giảm độ dẻo của hợp kim Trong các hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Cu thườn £ ở mức 0,1 - 4,9% Với hàm lượng như vậy thì tổ chức của hợp kim nhôm biến dạng ở nhiệt độ thường sẽ là a + CuAl2lI Hàm lượne Cu nhỏ hơn... bền cho hợp kim nhôm mạnh hơn so với Silic Khi hạ nhiệt độ, dung dịch rắn a tiết ra pha CuAl2 có độ cứng 530HB (tương đương với Mg2Si) làm tăng độ bền, độ cứng cho hợp kim nhôm nhưng lại làm giảm độ dẻo của hợp kim Trong các hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Cu thườn £ ở mức 0,1 - 4,9% Với hàm lượng như vậy thì tổ chức của hợp kim nhôm biến dạng ở nhiệt độ thường sẽ là a + CuAl2lI Hàm lượne Cu nhỏ hơn... bền cho hợp kim nhôm mạnh hơn so với Silic Khi hạ nhiệt độ, dung dịch rắn a tiết ra pha CuAl2 có độ cứng 530HB (tương đương với Mg2Si) làm tăng độ bền, độ cứng cho hợp kim nhôm nhưng lại làm giảm độ dẻo của hợp kim Trong các hợp kim nhôm biến dạng, hàm lượng Cu thườn £ ở mức 0,1 - 4,9% Với hàm lượng như vậy thì tổ chức của hợp kim nhôm biến dạng ở nhiệt độ thường sẽ là a + CuAl2lI Hàm lượne Cu nhỏ hơn... tăng cơ tính nhưne nếu vượt quá giá trị này thì nó sẽ làm giảm khả năng chống ăn mòn của hợp kim TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 VẬT LIỆU HỌC 23 TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 VẬT LIỆU HỌC 24 Hoá già là quá trình gia công nhiệt luyện các họp kim sau khi tôi không có chuyển biến thù hình, mà nó chủ yếu là quá trình phân hoá dung dịch rắn quá bão hoà dưới tác dụng của... tăng cơ tính nhưne nếu vượt quá giá trị này thì nó sẽ làm giảm khả năng chống ăn mòn của hợp kim TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 VẬT LIỆU HỌC 16 TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 TIỂU LUẬN 5 – NHÓM 90 5 VẬT LIỆU HỌC 17 Hoá già là quá trình gia công nhiệt luyện các họp kim sau khi tôi không có chuyển biến thù hình, mà nó chủ yếu là quá trình phân hoá dung dịch rắn quá bão hoà dưới tác dụng của ... lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch... lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch... lượng thấp (vì trình hoá già trình tự xảy ra) Cơ sở lý thuyết trình hoá già áp dụng cho tất họp kim tạo sở kim loại có chuyển biến thù hình Sự thay đổi tổ chức hoá già: Quá trình hóa già xảy có khuếch