Category: Articles

95

Research on causes of hot-tearing of AA3003 aluminum billet during DC casting process

Nghiên cứu nguyên nhân nứt nóng phôi đúc nhôm AA3003 trong đúc bán liên tục

ĐÀO HỒNG BÁCH*
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: bach.daohong@hust.edu.vn

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

Ngày nhận bài: 26/2/2021, Ngày duyệt đăng: 8/4/2021

ABSTRACT

AA3003 aluminum alloy made from raw scrap materials that have the advantage of economical use, but hottearing often occurs in the product billets of the direct chill casting process. This study used ANOVA analysis method for determination of chemical composition of AA3003 aluminum billet products to show influence of chemical composition on hot-tearing ability. The evaluation of the microstructure and chemical composition distribution of the elements by optical and scanning electron microscopes combined with energy dispersive spectroscopy showed the existence of impurities such as Cu, Zn, Fe, Pb exceeding the allowable limit in aluminum billets, especially at grain boundary, which can be the main reason for the hot-tearing of cast aluminum billets.

Keywords: AA3003 aluminium alloy, hot-tearing, direct chill casting, ANOVA.

TÓM TẮT

Hợp kim nhôm biến dạng AA3003 chế tạo từ nguồn nguyên liệu tận dụng phế liệu đang được sử dụng hiệu quả về mặt kinh tế nhưng cũng thường xảy ra hiện tượng nứt nóng ở các phôi sản phẩm của quá trình đúc bán liên tục. Đã sử dụng phương pháp ANOVA để phân tích thành phần hóa học của các sản phẩm phôi nhôm AA3003 nhằm xác định ảnh hưởng của các nguyên tố tới khả năng nứt nóng. Các kết quả phân tích tổ chức tế vi và phân bố thành phần hóa học của các nguyên tố bằng các thiết bị hiển vi quang học và hiển vi điện tử quét kết hợp với đầu dò phân tán năng lượng cho thấy sự tồn tại các tạp chất như Cu, Zn, Fe, Pb vượt ngưỡng giới hạn cho phép trong phôi nhôm đặc biệt là ở biên giới hạt có thể là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng nứt nóng của các phôi nhôm đúc.

Từ khóa: Hợp kim nhôm AA3003, nứt nóng, đúc bán liên tục, ANOVA.

Page: 29 – 37

RESEARCH

Get article

95

Carbon nanofibers grown on carbon fibers by chemical vapor deposition using the iron catalyst

Sự hình thành sợi nano-cacbon trên các sợi cacbon bằng phương pháp lắng đọng thể hơi hóa học sử dụng xúc tác sắt

HOÀNG VĂN VƯƠNG*
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: vuong.hoangvan@hust.edu.vn

NGUYỄN VĂN ĐỨC
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

Ngày nhận bài: 2/3/2021, Ngày duyệt đăng:12/4/2021

ABSTRACT

Carbon nanofibers (CNFs) were synthesized by the catalytic chemical vapour deposition (CCVD) process using iron catalyst below the iron-carbon eutetic temperature (1147 oC). CNFs were formed on carbon fibers as substrates at the growth temperatures of 750, 800, and 850 oC. The effect of processing temperature on the formation and the morphology of CNFs was studied. Moreover, the effect of composition of gase mixture (C2H4, H2, and Ar) on the morphology of CNFs was also performed. The morphology and microstructure of as-obtained CNFs were characterized by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM) and electron diffraction (ED). Results revealed that temperature and gas composition play an important role in forming of CNFs.

Keywords: Carbon nanofibers, catalytic CVD, carbon fibers.

TÓM TẮT

Sợi nano-cacbon được tổng hợp bằng quá trình lắng đọng pha hơi hóa học xúc tác sử dụng chất xúc tác sắt ở dưới nhiệt độ eutetic sắt-cacbon (1147 oC). Sợi được hình thành trên sợi cacbon làm chất nền ở các nhiệt độ 750, 800 và 850 oC. Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý đến sự hình thành và hình thái của sợi đã được nghiên cứu. Hơn nữa, ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp khí (C2H4, H2 và Ar) đến hình thái của CNFs cũng được thực hiện. Hình thái và cấu trúc vi mô của các sợi nano-cacbon được khảo sát bằng kính hiển vi điện tử quét, kính hiển vi điện tử truyền qua và nhiễu xạ điện tử. Kết quả cho thấy nhiệt độ và thành phần khí đóng một vai trò quan trọng đến số lượng và hình thái của các sợi cacbon.

Từ khóa: sợi nano-cacbon, lắng đọng pha hơi hóa học, xúc tác, sợi cacbon.

Page: 24 – 28

RESEARCH

Get article

95

Soft annealing technology applied to high chromium white cast iron

Công nghệ ủ mềm áp dụng cho gang trắng Cr cao

NGUYỄN NGỌC MINH*
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội – Số 1, Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: minh.nguyenngoc@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 24/2/2021, Ngày duyệt đăng: 6/4/2021

ABSTRACT

High Cr white cast iron is an alloy widely used in the field of manufacturing parts working in conditions of high wear resistance. However, the machining process for this alloy is often difficult due to its high hardness. Therefore, the objective of this study is to find out the appropriate parameters of heat treatment process to be able for softening of high Cr white cast iron with a lower hardness, ensuring the cutting process. In this study, the samples were austenitized partially and soft annealed in a resistance furnace. Optical microscope, X-ray diffractometer and field emission scanning electron microscope were used to observe and evaluate the microstructure of samples before and after heat treatment. The Rockwell hardness tester (RHT) is also used to evaluate hardness variation of samples. Research results have shown that the change of primary carbide grain size and formation of secondary carbides during heat treatment can reduce the hardness of white cast iron to the suitable range for machining.

Keywords: High Cr cast iron, soft-annealing, machining process.

TÓM TẮT

Gang trắng Cr cao là loại hợp kim được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chế tạo các chi tiết làm việc trong điều kiện chịu mài mòn lớn. Tuy nhiên, quá trình gia công cắt gọt đối với loại hợp kim này thường gặp khó khăn do chúng có độ cứng khá cao. Do đó, mục tiêu của nghiên cứu này là tìm ra các thông số và quy trình xử lý nhiệt thích hợp để có thể áp dụng làm mềm gang trắng Cr cao về khoảng độ cứng thấp hơn, nhằm đảm bảo thuận lợi cho quá trình gia công cắt. Trong nghiên cứu này, các mẫu gang được austenit hóa một phần và ủ mềm bằng lò buồng điện trở. Kính hiển vi quang học, thiết bị nhiễu xạ Rơnghen và kính hiển vi điện tử quét được sử dụng để quan sát và đánh giá tổ chức của mẫu trước và sau khi xử lý nhiệt. Máy đo độ cứng thô đại cũng được sử dụng để đánh giá mức độ biến đổi độ cứng của các mẫu. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: điều chỉnh lại được kích thước hạt cacbit sơ cấp và tiết ra cacbit thứ cấp nhỏ mịn trong quá trình xử lý nhiệt có thể làm giảm độ cứng của gang trắng về vùng thích hợp cho gia công cắt gọt..

Từ khóa: Gang trắng Cr cao, ủ mềm, gia công cắt gọt.

Page: 18 – 23

RESEARCH

Get article

95

Effect of two-step heating on transparency of MgAl2O4 ceramics fabricated by pulsed electric current sintering process

Ảnh hưởng của phương pháp nâng nhiệt hai bước đến tính truyền quang của gốm quang học MgAl2O4 chế tạo bằng thiêu kết xung dòng điện một chiều

ĐẶNG QUỐC KHÁNH
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

NGUYỄN NGỌC YẾN
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

ĐÀO ANH TÚ
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

LÊ HỒNG THẮNG
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

LÊ MINH HẢI*
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: hai.leminh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 16/2/2021, Ngày duyệt đăng: 4/4/2021

ABSTRACT

In this work, MgAl2O4 transparent ceramics was fabricated from combustion-synthesized nanopowders by pulsed electric current sintering (PECS) combined with two-step sintering. Ceramic powder was densitified using two-step heating, namely the first-step temperature was 1100 oC with holding time of 60 min and the second-step temperatures in range from 1300 oC to 1450 oC with 20 min duration. The results showed that the transparent ceramic samples sintered at 1100 oC/60 min – 1400 oC/20 min had grain size of 177 ± 8 nm, relative density about 99 %, transmittance up to 80 %, and Vickers hardness of 18 GPa. These values were higher than that of samples obtained by one-step sintering at 1400 oC.

Keywords: transparent ceramics, MgAl2O4, PECS

TÓM TẮT

Gốm quang học MgAl2O4 đã được chế tạo từ bột mịn thu được qua phản ứng cháy bằng phương pháp thiêu kết xung dòng điện kết hợp sử dụng hai bước nâng nhiệt. Mẫu gốm được thiêu kết bằng chế độ gia nhiệt 2 bước với nhiệt độ bước 1 là 1100 oC và giữ tại nhiệt độ này trong vòng 60 phút, sau đó tiếp tục nâng lên nhiệt độ bước 2 thay đổi từ 1300 oC đến 1450 oC và giữ nhiệt trong vòng 20 phút dưới áp lực ép 100 MPa. Kết quả cho thấy, mẫu gốm quang học được thiêu kết ở chế độ 1100 oC, giữ nhiệt 60 phút và 1400 oC, giữ nhiệt 20 phút có kích thước hạt sau thiêu kết đạt 177 ± 8 nm, tỷ trọng tương đối đạt ≈ 99 % cùng kết quả truyền quang lên tới 80 % và độ cứng HV đạt 18 GPa. Các kết quả này cao hơn so với vật liệu MgAl2O4 được thiêu kết bằng phương pháp một bước nâng nhiệt tại 1400 oC.

Từ khóa: gốm quang học, MgAl2O4, thiêu kết dòng xung điện

Page: 11 – 17

RESEARCH

Get article

95

Simulation on temperature fields and phase transformation of 316L stainless steel tubes during Orbital – TIG auto welding process

Mô phỏng trường nhiệt và sự chuyển pha khi hàn nối ống thép 316L bằng quá trình hàn Orbital – TIG tự động

NGÔ HỮU MẠNH
Trường Đại học Sao Đỏ, Chí Linh, Hải Dương
Email: manh.weldtec@gmail.com

Ngày nhận bài: 11/2/2021, Ngày duyệt đăng: 8/4/2021

ABSTRACT

Orbital – TIG (OT) auto welding process was applied for the weld connection of the fixed pipe lines. The heat distribution of the OT welding has influenced phase transformation and quality of the weld. In this paper, the temperature fields and phase transformation of 316L stainless steel pipes have been simulated during OT auto welding process. The numerical simulation has been used and supported by the JMATPRO 7.0 and SYSWELD softwares.

Keywords: Orbital welding, GTAW, auto welding, phase transformation, welding temperature fields

TÓM TẮT

Quá trình hàn Orbital – TIG (OT) tự động thường được áp dụng để thực hiện hàn nối các đường ống cố định. Sự phân bố nhiệt khi hàn OT có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình chuyển pha và chất lượng mối hàn. Trong bài báo này, đã phân tích trường nhiệt và sự chuyển pha khi hàn nối ống thép không gỉ 316L bằng quá trình hàn OT tự động. Phương pháp mô phỏng số với sự hỗ trợ của phần mềm JMATPRO 7.0 và SYSWELD được sử dụng để phân tích trường nhiệt và sự chuyển pha khi hàn.

Từ khóa: Hàn orbital, GTAW, hàn tự động, sự chuyển pha, trường nhiệt hàn.

Page: 2 – 10

RESEARCH

Get article

94

Effects of tempering process on microstructure, hardness and corrosion resistance of the AISI 420 stainless steel

TRỊNH VĂN TRUNG, NGUYỄN ANH SƠN, LÊ THIÊM TUẤN
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

NGUYỄN THÀNH HỢP
Viện Ứng dụng Công nghệ, Số 25, Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội

VÕ THỊ KIỀU ANH
Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 8, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

NGUYỄN VĂN THÀNH*
1. 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
2. Viện Ứng dụng Công nghệ, Số 25, Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội
*Email: thanhmaterial@gmail.com

The AISI 420 stainless steel is commonly used in parts such as steam generators, chemical mixer blades, plastic molds that required high hardness and medium corrosion resistance. To improve the hardness of the parts from this steel, it is required a heat treatment such as quenching and tempering. However, the tempering process affects both hardness and corrosion properties at tempering temperatures higher than 500 oC or long tempering duration, especially. This study focuses on the influence of both tempering temperatures (200, 300, 400, 500, 600, and 700 oC) and time (1, 4, and 8 hours) on the microstructures and properties of as-quenched specimens after austenitizing at 1030 oC for 1.5 hours. Hardness tester, X-ray diffractometer, optical microscope, corrosion resistance tester, and the field-emission scanning electron microscope were used for the hardness, microstructure, phase composition, and corrosion resistance evaluation. The results show that tempering at temperature lower than 400 oC for holding time less than 4 hours improved the hardness and corrosion resistance of this steel compared with as-received steel. The highest corrosion resistance was observed when tempering at 200 oC for holding time
no longer than 4 hours. The second hardness of around 53 HRC was achieved after tempering at 500 oC for 4 hours because of the precipitation of secondary M7C3 carbides with high hardness. However, the hardness and the corrosion resistance decrease when tempering duration increases from 4 hours to 8 hours. When the tempering temperature is above 500 oC and tempering duration is around 8 hours, the hardness and corrosion resistance were significantly decreased because of the martensitic decomposition and precipitation of M23C6 carbides.

# AISI 420 steel, tempering, corrosion resistance, carbides precipitation.

Page: 14 – 20

RESEARCH

Get article

94

Study on the burn-out of Ti and Al elements in the electroslag refining process

NGUYỄN TRƯỜNG HUY*
1) Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
2) Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp quốc phòng

NGUYỄN SƠN LÂM, NGUYỄN HOÀNG VIỆT, NGUYỄN MINH THUYẾT
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội

*Email: truonghuy9978@gmail.com

In this paper the burn-out of the alloying elements Ti, Al in the electroslag refining was studied. The experiment was conducted on laboratory scale electroslag refining (ERS) equipment, the steel grades used in the study contain Ti and Al alloy elements. Experimental results showed that the burn-out ratio of Ti and Al in ESR was quite high. To minimize that ratio, it was possible to apply technological measures such as: using protective gas and selecting of an appropriate slag system, as well as combining additives containing Ti and Al for slag in the refining process. When applying these measures, the burning level of Ti and Al has decreased significantly compared to the previous one (from > 50 % to below 20 %). Especially in case of using the ANF-32 slag + 10 % TiO2 and conducting the operation of ESR under the Ar gas environment, the burn-out ratio of these alloy elements exhibited a negative value.

# Electroslag refining, Ti and Al burn-out, alloy steel.

Page: 8 – 13

RESEARCH

Get article

94

The structure and properties of porous copper produced by powder metallurgy using NaCl as space holder agent

TRẦN BẢO TRUNG*, ĐOÀN ĐÌNH PHƯƠNG, NGUYỄN VĂN TOÀN
Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 18, Hoàng Quốc Việt

TRỊNH MINH HOÀN
Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội

NGÔ DUY CÔNG, 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

* Email: trungtb@ims.vast.ac.vn

In this work, the porous copper samples were produced via the powder metallurgy using NaCl as the space holder. Cu and NaCl powders were mixed by a double-cone mixing machine and then pressed into the cylindrical pellets (12 mm in diameter) at the pressure of 100 MPa. The sintering was done in a tube furnace using hydrogen environment at 900 oC for 1h. After sintering, the samples were subjected to vibration in water for 3h to remove the NaCl particles. The results showed that the porous copper has been produced and NaCl has been completely removed after the ultrasonic process in distilled water. Using NaCl space holder, the porous structure has two types of pores: the macropore induced by the removement of NaCl and the micro-pore induced by the partial sintering of Cu powders. With increase of NaCl content from 0 to 20 wt.%, the porosity and permeability of the samples increased from 24 to 58 % and from 1.53×10-13 to 12.46×10-13 m2, respectively. However, the compressive strength of the samples has a decrease with the increase of porosity resulted from the increase of NaCl content.

# Porous copper, powder metallurgy, space holder, porosity, permeability

Page: 2 – 7

RESEARCH

Get article