101

Characterization of 3D printed Ti6Al4V alloy

Khảo sát đặc tính của hợp kim Ti6Al4V chế tạo bằng công nghệ in 3D

TRỊNH VĂN TRUNG
Hanoi University of Science and Technology, School of Materials Science and Engineering, No.1 Dai Co Viet, Hanoi, Vietnam

*Email: trung.trinhvan@hust.edu.vn

PHÙNG NHƯ CƯỜNG
Hanoi University of Science and Technology, School of Materials Science and Engineering, No.1 Dai Co Viet, Hanoi, Vietnam

CHRISTIAN SEIDEL
Munich University of Applied Sciences, Department of Applied Sciences and Mechatronics, 34, 80335 Munich, Germany

PHẠM GIA KHÁNH
Munich University of Applied Sciences, Department of Applied Sciences and Mechatronics, 34, 80335 Munich, Germany

Ngày nhận bài: 14/2/2022, Ngày duyệt đăng: 5/4/2022

 TÓM TẮT

Hình thái bề mặt, cấu trúc, tổ chức tế vi và độ cứng của các mẫu hợp kim Ti6Al4V chế tạo bằng công nghệ in 3D được khảo sát và nghiên cứu bằng cách sử dụng các thiết bị kiểm tra đánh giá như quang phổ kế phát xạ, chụp ảnh tia Rơnghen, máy đo độ nhám, kính hiển vi quang học, kính hiển vi kỹ thuật số, nhiễu xạ kế Rơnghen và máy đo độ cứng tế vi. Kết quả cho thấy bề mặt mẫu in có độ nhám khoảng (6 ÷ 12) μm. Cấu trúc của các mẫu in đồng đều và không có khuyết tật in có kích thước lớn hơn 0,5 mm. Tổ chức pha các mẫu in chủ yếu có thành phần pha là α hoặc α‘ và một lượng nhỏ pha β. Độ cứng bề mặt của mẫu trong khoảng (405 ÷ 424) HV1.

Từ khóa: Ti6Al4V, công nghệ in 3D, hợp kim titan.

ABSTRACT

Surface morphology, structure/microstructure, and hardness of Ti6Al4V alloy samples fabricated by 3D printing technology were investigated by using optical emission spectrometer, X-ray scanner, roughness measurement instrument, optical microscope, digital microscope, X-ray diffractometer, and microhardness tester. The results show that the surface roughness is about (6 ÷ 12) μm. The printed samples have a uniform microstructure and are free of printing defects larger than 0.5 mm in size. The printed samples mainly have a phase composition of α or α‘ and a small amount of β phase. The surface hardness of the samples are in the range of (405 ÷ 424) HV1.

Keywords: Ti6Al4V, 3D printing, titanium alloy.

Page: 12 – 16

RESEARCH

Get article

96

Microstructure and properties of FeSi6,5 soft magnetic materials prepared by spark plasma sintering

Cấu trúc và các tính chất của vật liệu từ mềm FeSi6,5 kết khối bằng kỹ thuật thiêu kết dòng xung plasma

TRẦN BẢO TRUNG
Viện khoa học vật liệu, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 18. Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.
Email: trungtb@ims.vast.ac.vn

ĐOÀN ĐỈNH PHƯƠNG
Viện khoa học vật liệu, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 18. Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

NGUYỄN NGỌC LINH
Viện khoa học vật liệu, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 18. Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

NGUYỄN VĂN TOÀN
Viện khoa học vật liệu, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, số 18. Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội.

ĐẶNG QUỐC KHÁNH
Viện Khoa học và kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội.

 Ngày nhận bài: 21/1/2021, Ngày duyệt đăng: 12/5/2021

TÓM TẮT

Trong bài báo này, vật liệu từ mềm FeSi6,5 (6,5 %Si) được chế tạo bằng kỹ thuật thiêu kết dòng xung plasma (SPS) ở các nhiệt độ khác nhau từ 1150 đến 1300 °c với thời gian 15 phút và tốc độ nâng nhiệt là 100 °c/phút. Các kết quả phân tích cho thấy, khối lượng riêng của vật liệu tăng lên khi tăng nhiệt độ thiêu kết và gần đạt đến độ xít chặt hoàn toàn khi thiêu kết ở 1300 °c và do đó các tính chất như độ cứng Vickers và tính chất từ của vật liệu được cải thiện. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thiêu kết 1250 °c các tính chất từ mềm của vật liệu đạt được tốt nhất với từ độ bão hòa Ms đạt 209,6 emu/g và lực kháng từ Hc đạt giá trị thấp nhất 1,85 Oe. So sánh với phương pháp SPS, mẫu thiêu kết trong chân không ở nhiệt độ 1300 °c trong thời gian 1 h và tốc độ nâng nhiệt 20 °c/phút có các tính chất từ kém hơn do độ xít chặt sau khi thiêu kết thấp, có nhiều lỗ xốp trong cấu trúc. Kết quả nghiên cứu này cho thấy, kỹ thuật thiêu kết dòng xung plasma cho phép thiêu kết nhanh vật liệu từ mềm Fe-Si có tiềm năng ứng dụng trong thực tế.

Từ khóa: Vật liệu từ mềm Fe-Si, thiêu kết dòng xung plasma, từ độ bão hòa, lực kháng từ

ABSTRACT

In this paper, FeSi6,5 (6.5 wt.% Si) soft magnetic materials have been prepared Via a Spark Plasma Sintering (SPS) technique at difference sintering temperatures in the range of 1150 to 1300 °c for 15 min and a heating rate of 100 °c/min. The results show that the density of sintered samples increased with the rising sintering temperature resulted in the enhancement of Vickers hardness and magnetic properities otsintered samples. Hovvever, the highest magnetic saturation (Ms) of 209.6 emu/g and lowest coercivity (Hc) of 1.85 Oe were obtained for the SPSed sample at 1250 °c. In contrast, the sample sintered in vacuum at 1300 °c for 1h with heating rate of 20 °c/min shows the lower magnetic properties due to the lower density and high amount of pores in the structure. The results of research show that the spark plasma sintering route has a high potential of fast sintering Fe-Si soft magnetic materials and for application.

Key words: Fe-Si soft magnectic materials, spark plasma sintering, magnetic saturation, coercivity

Page: 2 – 8

RESEARCH

Get article

98

Effect of heat and surface pre-treatment processes on the nitriding ability of stainless steel SUS420

Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt và bề mặt trước thấm đến khả năng thấm nitơ cho thép không gỉ SUS420

NGUYỄN VĂN THÀNH
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội
Trung tâm Quang điện tử, Viện ứng dụng công nghệ, số 25 Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội

NGUYỄN THỊ NGỌC LINH
Trung tâm Thử nghiệm kiểm định – Tự động hóa, Viện Cơ khí năng lượng-mỏ – VINACOMIN, số 565 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội

PHẠM HOÀNG ANH
Department of Physics and Materials Science, Shimane University, Matsue, Shimane 690-8504, Japan

TRỊNH VĂN TRUNG
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội
*Email: trung.trinhvan@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 24/7/2021, Ngày duyệt đăng: 12/10/2021

TÓM TẮT

Thép không gỉ SUS420 ở trạng thái cung cấp được ủ ở nhiệt độ 880 °c trong 1 h và tôi ở nhiệt độ 1040 °c trong 30 phút, tiếp đến là ram ở 530 °c trong 1 h. Bề mặt mẫu sau khi ram được tạo các độ nhám khác nhau bằng phương pháp mài cơ học. Các mẫu ở các trạng thái ủ, tôi, ram và các mẫu ram có các độ nhám khác nhau được thấm nitơ thể khí với chất thấm là NH3 ở nhiệt độ thấm 520 °c trong thời gian 5 h. Tổ chức tế vi và cơ tính của thép SUS420 trước và sau các quá trình xử lý nhiệt và bề mặt được khảo sát bằng hiển vi quang học, hiển vi điện tử quét, nhiễu xạ Rơnghen và đo độ cứng tế vi. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu trước thấm nếu không được xử lý lớp ôxit tự nhiên trên bề mặt thì rất khó thấm hoặc thậm chi không thấm được. Mầu ở trạng thái ủ cho chiều sâu lớp thấm dày nhất nhưng độ cứng bề mặt thấp. Trạng thái mẫu sau tôi, ram đem thấm sẽ có chiều sâu lớp thấm mỏng nhưng độ cứng cao hơn. Độ cứng từ trạng thái cung cấp (333 HV) giảm khi ủ (181 HV) và sau đó được nâng lên khi tôi (632 HV) tiếp đến là ram (560 HV) sau cùng là thấm N (> 1000 HV). Các mẫu sau khi thấm đều thấy sự xuất hiện của CrN nhỏ mịn có mặt trong lớp thấm, ở trạng thái ủ và thấm nitơ thì chiều dày lớp thấm đạt được giá trị lớn nhất là (125 ụm), sau đó đến tôi và ram. Mầu có độ nhám càng thấp (tức là độ nhẵn bóng cao) thì độ cứng càng cao. Chiều dày lớp thấm có xu hướng tăng lên khi độ nhám giảm đi.

Từ khóa: thấm nitơ thể khí, thép không gỉ SUS420, độ nhám.

ABSTRACT

As-supplied SUS420 stainless steel was annealed at 880 °C for1 h and quenched (1040 °c, 30 min), followed by tempering at 530 °c for 1 h. The sample surface after tempering was polished with different roughness levels by mechanical grinding. Samples in the states of as-annealed, as-quenched and as-tempered samples as well as ground tempered ones with different surface roughness were gas nitrided with NH3 gas at 520 °c for 5 h. The microstructure and mechanical properties of SUS420 steel before and after the heat and surface treatments were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and micro-hardness testing. The results show that if the natural oxide layer on the surface of the SUS420 samples was not removed, the nitriding process was very difficult or even imposible. The annealed steel gave the highest nitriding depth but low surface hardness. The samples after quenching and/or tempering had lower nitriding depth but higher hardness. The surface hardness of the as-supplied steel (333 HV) decreased with annealing (181 HV). After quenching, tempering, and gas nitriding, the values were 632, 560 and > 1000 HV, respectively. The samples after nitriding showed the appearance of fine CrN phase in the nitrided layer. The highest nitriding depth (125 pm) was obtained for the annealed samples, and subsequently decreased for the quenched samples and tempered samples. The lower the roughness of the sample, the higher is the hardness. The nitrided layer thickness tended to increase as the roughness decreased.

Keywords: gas nitriding, SUS420 stainless steel, roughness.

Page: 19 – 24

RESEARCH

Get article

98

Zinc carbonate recovery from brass melting slag

Thu hồi kẽm cacbonat (Z11CO3) từ xỉ đúc đồng thau

NGUYỄN THỊ THẢO
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội

PHẠM KỲ NAM
Trung tâm kết cấu vật liệu – Viện Hàng không Vũ trụ Vietel – Tập đoàn Công nghiệp Viễn thông Quân đội 

TRẦN VŨ DIỄM NGỌC
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội
Email: ngoc.travudiem@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 12/6/2021, Ngày duyệt đăng: 6/10/2021

TÓM TẮT

Xỉ thải của quá trình đúc đồng thau với hàm lượng 20,38 %Zn được hòa tách trong dung dịch axit H2SO4 với các chế độ khảo sát: nồng độ axit H2SO4 (50-80 g/l), thời gian hòa tách (30-120 phút), nhiệt độ (30 – 60 °C). Kết quả cho thấy chế độ phù hợp để hòa tách Zn trong xỉ là: nồng độ H2SO4 70 g/l, nhiệt độ phòng và thời gian 90 phút, hiệu suất hòa tách kẽm đạt 94,16 %. Dung dịch sau hòa tách tiếp tục khử sắt bằng cách thêm ZnO để nâng pH dung dịch đến khoảng 5, dung dịch tạo kết tủa Fe(OH)3 và khử Cu bằng xi măng hóa với bột Zn kim loại ở 60 °c trong 60 phút, Cu kim loại thu được có độ sạch 99 %. Dung dịch sạch sau khi khử tạp chất chứa 37,64 g/l Zn sử dụng Na2CU3 diều chỉnh pH~ 6 tạo kết tủa ZnCU3 có độ sạch 94,14 %.

Từ khóa: đồng thau, xỉ, Cu, Zn, thủy luyện.

ABSTRACT

Brass melting slag (20.38 wt.% Zn) was leached in sulfuric acid with concentration of (50 + 80) g/l H2SO4, leaching temperature of (30 + 60) °C for (30 + 120) min. The optimized conditions for 94.16% Zn extraction from brass melting slag were found as 70 g/l H2SO4, room temperature and 90 min. The leaching solution was purified by removal of Fe through Fe(OH)3 precipitation when adding ZnO to adjust pH value of 5. The solution was continuously cemented by Zn metal at 60 °C for 60 min to obtain Cu metal with high purity of 99 wt.% Cu. The purified solution with 37.64 g/l Zn was modified by Na2C03 to have pH value of about 6 and precipitation of ZnC03 (94.14 %).

Keywords: brass, slag, Cu, Zn, hydrometallurgy.

Page: 14 – 18

RESEARCH

Get article

98

A Study on the smelting process of low carbon steel scrap and sponge iron in medium frequency induction furnace for production of front bumper beams

Nghiên cứu quy trình luyện thép làm thanh can lực của ôtô từ thép phế cacbon thấp và sắt xếp trong lò điện cảm ứng trung tần

NGÔ QUỐC DŨNG*, NGUYỄN HOÀNG VIỆT
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội

* Email: dung.ngoquoc@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 18/7/2021, Ngày duyệt đăng: 6/10/2021

TÓM TẮT

Hiện nay, thép MS1200 được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp ôtô như một giải pháp tốt cho xu hướng chế tạo khung dầm của ô tô. Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu công nghệ luyện thép MS1200 từ phế liệu thép cacbon thấp và sắt xốp –