Công trình nghiên cứu này với mục đích khảo sát ảnh hưởng của cốt hạt TiC tới một số tính chất cơ học của vật liệu compozit nền đồng cốt hạt TiC như: độ bền nén, độ cứng, độ mài mòn.
Effect of TiC content on mechanical properties of Cu – TiC composite
Vũ Lai Hoàng, Hoàng Ánh Quang
Trường Đại học Kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên
Email:hoangvl@tnut.edu.vn
Trần Quốc Lập, Lê Hồng Thắng
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
TÓM TẮT
Bài báo này trình bầy kết quả nghiên cứu cơ tính compozit nền đồng (Cu) cốt hạt cacbit titan (TiC), ảnh hưởng của hàm lượng TiC, chế độ công nghệ ép và thiêu kết hai lần đến độ cứng, độ bền nén và độ mài mòn.
ABSTRACT
This paper presents research results of the copper (Cu) based composite reinforced carbide titanium (TiC) par- ticles effect of TiC content, twice compressing and sintering technique to the hardness, compression strength and wear behavior.
Keywords: MMCs; sintering; mechanical properties; TiC.
1. Đặt vấn đề
Compozit nền đồng cốt hạt ceramic đã được nghiên cứu trong nhiều những năm gần đây [1-3]. Cacbit titan (TiC) là loại cốt được sử dụng rộng rãi để chế tạo compozit nền kim loại (Cu, Fe, Al và Ti) do có độ bền cao, độ cứng cao, chịu mài mòn tốt, nhiệt độ nóng chảy cao và đặc biệt, có độ dẫn điện khá cao cho nên ít ảnh hưởng đến tính chất điện của compozit [1-7].
Vật liệu compozit nền Cu cốt hạt TiC là loại compozit hóa bền phân tán. Pha cốt cacbit titan phân tán vào trong nền đồng đóng vai trò làm hãm chuyển động của lệch hoặc hóa bền gián tiếp nhờ cản trở quá trình kết tinh lại sau biến dạng dẻo và xử lý nhiệt. Cốt hạt cacbit titan kết hợp với nền đồng nhờ lực ma sát giữa chúng. Liên kết này chịu ảnh hưởng của bề mặt tiếp xúc giữa nền đồng và cốt TiC. Khi mặt tiếp xúc có độ nhám lớn thì com- pozit tạo thành có liên kết nền cốt bền vững.
Công trình nghiên cứu này với mục đích khảo sát ảnh hưởng của cốt hạt TiC tới một số tính chất cơ học của vật liệu compozit nền đồng cốt hạt TiC như: độ bền nén, độ cứng, độ mài mòn.
2. Thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu ban đầu
Nguyên liệu được sử dụng trong quá trình nghiên cứu là:
Bột đồng (Cu) có kích thước hạt nhỏ hơn 10 μm thành phần hóa học như trong bảng 1.
| Nguyên tố | Cu | Fe | Ag | P | Khác |
| Hàm lượng, % | ≥ 99.5 | ≤ 0.01 | ≤ 0.005 | ≤ 0.005 | Còn lại |
Bảng 1. Thành phần hóa học của bột Cu
Bột TiC được tổng hợp bằng phương pháp nghiền năng lượng cao hỗn hợp TiO2 và muội than. Chất lượng TiC sản xuất theo phương pháp này đã được công bố trên tạp chí khoa học [8] và có kích thước hạt nhỏ hơn 10 μm.
2.1. Quy trình công nghệ nghiên cứu vật liệu compozit nền Cu cốt hạt TiC
Quy trình nghiên cứu được chúng tôi lựa chọn và trình bày trên hình 1.
Hình 1. Sơ đồ công nghệ nghiên cứu vật liệu compozit nền Cu cốt hạt TiC
Hỗn hợp bột Cu – TiC được nghiền trộn 2 giờ trong môi trường ethanol trên thiết bị trộn sử dụng tang và bi hợp kim cứng, tốc độ quay là 150 vòng/phút. Hỗn hợp bột sau nghiền trộn được đưa vào khuôn và ép trên máy ép thuỷ lực. Mẫu sau ép được thiêu kết trong lò điện trở có khí bảo vệ.
2.2. Các thông số thực nghiệm
Mẫu vật liệu compozit nền Cu cốt hạt TiC được ép và thiêu kết hai lần. – ép và thiêu kết lần
1: tiến hành ép ở các lực ép khác nhau (200, 300, 400, 500 MPa); thiêu kết ở nhiệt độ 900°C trong 2 giờ. – ép và thiêu kết lần
2: mẫu nhận được tiến hành ép ở lực ép 500 MPa; thiêu kết ở nhiệt độ 1000°C trong 2 giờ. Sau khi ép và thiêu kết hai lần, mẫu được kiểm tra các thông số: độ xốp, độ cứng, độ bền nén và độ mài mòn.
