Category: Công Trình Nghiên Cứu

108

Ảnh hưởng của năng lượng đường và xử lý nhiệt sau hàn đến ứng suất dư và biến dạng của liên kết hàn giáp mối thép cacbon kết cấu A516 grade 70

Effect of heat-input and post-weld heat treatment on residual stress and deformation of butt welded joint made by structural carbon steel A516 grade 70

TRẦN THỊ XUÂN1, VŨ ĐÌNH TOẠI2,*
1. Trường Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
2. Trường Cơ khí, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: toai.vudinh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 17/1/2023, Ngày duyệt đăng:16/5/2023

TÓM TẮT

Ứng suất dư và biến dạng hàn là những yếu tố bất lợi và luôn luôn tồn tại trong liên kết hàn. Chúng làm suy giảm nghiêm trọng khả năng chịu tải của kết cấu hàn, đồng thời làm méo mó gây mất tính thẩm mỹ của kết cấu hàn. Do đó việc biết trước ảnh hưởng của chế độ hàn mà cụ thể là năng lượng đường đến ứng suất dư và biến dạng của liên kết hàn có ý nghĩa rất lớn, giúp xác định được chế độ hàn hợp lý đối với từng liên kết hàn cụ thể. Biến dạng hàn có thể dễ dàng đo đạc bằng các dụng cụ đo phổ thông, nhưng việc xác định ứng suất dư trong liên kết hàn bằng thực nghiệm gặp rất nhiều khó khăn nhất là ở phía trong của vật liệu, vì thế nghiên cứu này đề xuất giải pháp xác định ứng suất dư cũng như biến dạng hàn bằng tính toán mô phỏng số sử dụng phần mềm SYSWELD với chi phí ít nhất và thời gian nhanh nhất. Kết quả nghiên cứu cho biết rằng khi hàn với năng lượng đường càng lớn thì ứng suất dư trong liên kết hàn sẽ càng lớn, gây ra biến dạng dọc và biến dạng ngang cũng lớn theo. Đối với liên kết hàn giáp mối bằng thép cacbon kết cấu mác A516 grade 70 dày 16 mm cần phải hàn 4 đường với năng lượng đường cho ứng suất dư và biến dạng nhỏ nhất lần lượt là q1=2252 J/mm, q2=2828 J/mm, q3=2458 J/mm, và q4=2878 J/mm. Việc xử lý nhiệt ngay sau khi hàn ở 595 oC trong 40 phút sẽ giảm được ứng suất dư 3,45 lần, giảm biến dạng dọc 2,82 lần, giảm biến dạng ngang 1,54 lần và giảm biến dạng góc 1,32 lần.

Từ khóa: Ứng suất dư, biến dạng hàn, mô phỏng số, năng lượng đường, xử lý nhiệt sau hàn.

ABSTRACT

Residual stress and welding deformation are unfavorable factors and always exist in the welded joint. They seriously reduce the working capacity of the welded structure, and at the same time disfigure the aesthetics of the welded structure. Therefore, knowing the influence of the welding parameter, specifically the heat-input, on the residual stress and deformation of the welded joint is of great significance, helping to determine the appropriate welding parameter for each specific welding joint. Welding deformation can be easily measured with common measuring instruments, but determining the residual stress in the welded joint by experiment encounters many difficulties, especially in the interior of the material, so this study proposes a solution to determine the residual stress as well as welding deformation by numerical simulation using SYSWELD software with the least cost and fastest time. The research results show that when welding with a higher heat-input, the residual stress in the welded joint will be greater, causing the longitudinal and transverse deformations to be larger. For a butt welding joint made of structural carbon steel A516 grade 70 with 16 mm thickness, it is necessary to weld 4 passes with the heat-input respectively for the minimum residual stress and deformation are q1=2252 J/mm, q2=2828 J/mm, q3=2458 J/mm, and q4=2878 J/mm. The post-weld heat treatment immediately after welding at 595 oC for 40 minutes will reduce residual stress 3.45 times, reduce longitudinal deformation 2.82 times, reduce transverse deformation 1.54 times, and reduce the angular deformation 1.32 times.

Keywords: Residual stress, welding deformation, numerical simulation, heat-input, post-weld heat treatment.

108

Ảnh hưởng của gradient nhiệt độ tới sự tiết pha trong kim loại lỏng Si-Ti-C

Effects of temperature gradient on precipitation in liquid Si-Ti-C

HÀ MINH TÂN*, PHẠM MAI KHÁNH
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: tan.haminh@hust.edu.vn

Ngày nhận bài:12/3/2023, Ngày duyệt đăng:15/5/2023

TÓM TẮT

Cơ tính của hợp kim và chi tiết đúc phụ thuộc nhiều vào quá trình hình thành tổ chức tế vi. Phương pháp xử lý nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến kích thước hạt của tổ chức. Thông thường, khi hạt có kích thước càng nhỏ thì cơ tính đạt được càng tốt. Để tạo được hạt có kích thước nhỏ, phương pháp tôi được áp dụng phổ biến. Trong quá trình nguội, luôn tồn tại một gradient nhiệt độ trong vật đúc, có thể ảnh hưởng tới sự hình thành tổ chức. Nghiên cứu này tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của gradient nhiệt độ tới kích thước và hình thái của hạt. Kết quả cho thấy, ở gradient nhiệt độ thấp, tổ chức tạo thành có dạng cầu. Gradient nhiệt độ càng cao sẽ càng làm cho hạt bị biến dạng nhiều.

Từ khóa: gradient nhiệt độ, tổ chức, kích thước hạt, hình thái, tiết pha.

ABSTRACT

The mechanical properties of alloys and castings strongly depend on the formation of their microstructure. Heat treatment conditions have a directly effect on the grain size. Typically, smaller grain sizes result in improved mechanical properties. To achieve small grain sizes, a commonly applied method is rapid cooling, known as quenching. During the cooling process, there is always a temperature gradient within the casting, which can affect the formation of the microstructure. This study investigates the influence of temperature gradient on the size and morphology of the grains. The results show that at lower temperature gradients, the formed microstructure has a spherical shape. Increasing the temperature gradient leads to greater grain deformation.

Keywords: temperature gradient, microstructure, grain size, morphology, precipitation.

107

Nghiên cứu tổng hợp TiO2 từ tinh quặng Ilmenit bằng phương pháp kiềm nóng chảy

Synthesis of TiO2 from Ilmenite ore using the molten salt method

LÊ THỊ VÂN ANH1,2*, TRẦN VŨ DIỄM NGỌC2, NGUYỄN THỊ THẢO2
1 Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ – Luyện kim, 79 An Trạch, Đống Đa, Hà Nội
2 Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, số 01 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: vananh300398@gmail.com

Ngày nhận bài: 2/2/2023, Ngày duyệt đăng: 16/3/2023

TÓM TẮT

Đã nghiên cứu tổng hợp TiO2 từ tinh quặng ilmenit (chứa 80,48 % TiO2; 9,65 % SiO2; 4,84 % ZrO2; 1,36 % Fe2O3,… ) bằng phương pháp kiềm nóng chảy. Tinh quặng Ilmenit được khảo sát trong quá trình thiêu kiềm với các chế độ: tỉ lệ NaOH/ilmenit (0,9 – 1,2), nhiệt độ (500 – 650 oC) trong 60 phút. Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất thiêu đạt kết quả cao nhất là 95 % khi tỉ lệ NaOH/ilmenit là 1,1/1,0 ở nhiệt độ 550 oC trong 60 phút. Thiêu phẩm sau đó được hòa tách trong nước tạo thành H2TiO3 và một số tạp chất hòa tan vào nước được loại bỏ các chất tan. Hợp chất rắn tiếp tục được hòa tách trong axit HCl và khảo sát ở các chế độ như: nồng độ axit (10 – 25 %), nhiệt độ (25 – 80 oC), thời gian (45 – 90 phút). Hòa tách trong axit HCl có nồng độ 20 % ở nhiệt độ 60 oC trong thời gian 60 phút đạt hiệu suất tối đa là 97 %. Kết thúc quá trình, dung dịch hòa tách được thủy phân ở 100 oC thu được kết tủa TiO(OH)2, kết tủa được nung ở 900 oC trong 120 phút, sản phẩm đạt 92 % TiO2.

Từ khoá: tinh quặng ilmenit, titan đioxit, kiềm nóng chảy.

ABSTRACT

In this study, the titanium dioxide was synthesized from ilmenite ore concentrate (containing 80,48 % TiO2; 9,65 % SiO2; 4,84 % ZrO2; 1,36 % Fe2O3,…) using the molten alkali method. The alkali roasting process was investigated under various conditions: NaOH/ilmenite mass ratio (0.9 – 1.2), reaction temperature from 500 to 650 oC for 60 minutes. These experimental results showed that the highest roasting efficiency was 95 % when NaOH/ilmenite ratio was 1,1/1,0 at a temperature of 550 oC for 60 minutes. The roasted product was then leached in water to form H2TiO3 solid and remove soluble impurities. The solid was further leached in HCl acid under different conditions: acid concentration (10 – 25 %), temperature (25 – 80 oC), time (45 – 90 minutes). The highest leaching efficiency of 97 % was achieved under the condition of 20 % acid concentration at a temperature of 60 oC for 60 minutes. At the end of the process, the leached solution was hydrolyzed at 100 oC, resulting in a precipitate that was calcined at 900 oC for 120 minutes, producing a product with 92 % TiO2.

Keywords:  ilmenite, titan dioxide, molten alkali method.

107

Ảnh hưởng của titan đến kích thước hạt austenite và cơ tính của thép Mangan cao

Effects of titanium addition on austenite grain size and mechanical properties of high manganese steel

HÀ MINH TÂN1, NGUYỄN DANH TRUNG2, NGUYỄN HỒNG HẢI1,*
1. Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
2. Công ty Cổ phần Cơ khí Đông Anh Licogi, Tổ 8, Thị trấn Đông Anh, Hà Nội
*Email: hai.nguyenhong1@hust.edu.vn

Ngày nhận bài:15/2/2023 , Ngày duyệt đăng:24/3/2023

TÓM TẮT

Thép Mangan được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp nhờ vào tính chất chống mài mòn tốt, khả năng hóa bền cơ học cao cùng với độ dai và độ dẻo cao. Nghiên cứu này đã khảo sát ảnh hưởng của biến tính, bao gồm FeTi và Mischmetal, đối với kích thước hạt và cơ tính của thép Mangan cao (13-15 % t.l). Thép hợp kim được biến tính ở các nhiệt độ khác nhau 1500, 1550 và 1600 oC. Các hợp kim biến tính, sau khi đông đặc, được xử lý nhiệt qua hai bước. Kích thước hạt, thành phần hóa học và sự hình pha của thép sau xử lý nhiệt được phân tích bằng các kĩ thuật hiển vi quang học, nhiễu xạ tia Rơnghen và quang phổ phân tán năng lượng tia Rơnghen. Các cơ tính như độ cứng Brinell, độ bền kéo và độ cứng của thép cũng được đánh giá. Kết quả là, kích thước hạt của các hợp kim sau xử lý nhiệt nhỏ hơn so với hợp kim ban đầu, và đồng thời kích thước hạt càng giảm khi lượng biến tính càng tăng. Việc bổ sung Ti làm giảm lượng C trong pha austenit bằng cách hình thành pha TiC rất bền. Giới hạn bền kéo tối đa 780 MPa đạt được với sự bổ sung của 0,1 % t.l Ti, trong khi độ dai va đập tối đa là 140 J/cm2 ở 0,05 %t.l Ti.

Từ khóa: Thép Mangan, biến tính, kích thước hạt, xử lý nhiệt, cơ tính.

ABSTRACT

Manganese steels have been widely used in industries due to their good wear resistance, high work hardening ability, and high toughness and ductility. This research investigated the effect of modification, i.e., FeTi and Mischmetal, on the grain size and mechanical properties of the high manganese steel (13–15 wt.%). The alloys are modified at different temperatures of 1500, 1550, and 1600 ℃. The modified alloys were heat-treated after solidification by a two-step process. The grain size, chemical composition, and phase formation of the heat-treated steel were characterized by Optical Microscopy, X-ray Diffractometry, and Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy. The mechanical properties of the steel, such as Brinell hardness, tensile strength, and toughness, were measured. As a result, the grain size of the heat-treated alloys is smaller compared to that of un-modified alloys and decreases with the increase in modification amount. The addition of Ti reduced C in the austenite phase by forming very stable carbides, TiC. Maximum tensile strength of 780 MPa was achieved with the addition of 0.1 wt.% Ti, while maximum fracture toughness was 140 J/cm2 at 0.05 wt.% Ti.

Keywords: Manganese steels, modification, grain size, heat treatment, mechanical properties.

107

Tổng hợp vật liệu nano TiO2 anatase từ kim loại Ti nhằm tăng cường hiệu quả quang xúc tác khả kiến

Facile synthesis of anatase TiO2 nanoparticles using titanium metal and its enhanced photocatalytic activity under visible light

HÀ KIỀU TRANG1, LÊ THỊ THƯƠNG1, NGUYỄN THỊ TRANG1, NGUYỄN KIM NGÀ1, NGÔ ĐỨC QUÂN2.∗, LƯƠNG XUÂN ĐIỂN1.∗
1. Viện Kỹ thuật Hóa học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
2. Viện Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: dien.luongxuan@hust.edu.vn, quan.ngoduc@hust.edu.vn

Ngày nhận bài:2/2/2023 , Ngày duyệt đăng: 16/3/2023

TÓM TẮT

Bài báo này giới thiệu phương pháp sol-gel xanh để tổng hợp vật liệu nano TiO2 (NP) trên cơ sở kim loại Ti. Sau khi được tổng hợp, NP TiO2 được khảo sát cấu trúc, hình thái và đặc trưng quang xúc tác thông qua các kỹ thuật như nhiễu xạ tia X (XRD), phổ hồng ngoại (IR), hiển vị điện tử truyền qua (TEM) và phổ phản xạ khuếch tán UV-Vis (UV-Vis DRS). Việc điều chỉnh nồng độ axit oxalic giúp cải thiện đặc trưng quang xúc tác khả kiến của TiO2 anatase. Chất xúc tác TiO2 thu được có diện tích bề mặt lớn, khả năng hấp phụ và quang phân MB trong dải bức xạ khả kiến tốt. Đặc trưng quang xúc tác khả kiến tốt của TiO2 được cho là do diện tích bề mặt lớn và tác động của lỗ trống ô-xy.

Từ khóa: Titan kim loại, phức Titan, TiO2 biến tính, quang xúc tác, lỗ trống ô-xy, ánh sáng khả kiến.

ABSTRACT

A green sol-gel method was employed to synthesize TiO2 nanoparticles (NPs) using titanium metal. The synthesized TiO2 NPs underwent comprehensive characterization using techniques including X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR), transmission electron microscopy (TEM), and UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy (UV-Vis DRS) to evaluate their structure, morphology, and spectral properties. By adjusting the amount of oxalic acid, tailored physico-chemical properties of anatase TiO2 catalysts were achieved. The obtained TiO2 catalysts demonstrated a high surface area, excellent absorption, and remarkable photocatalytic degradation of methylene blue under visible light irradiation. This enhancement is primarily contributed by the large surface area and oxygen vacancies.

Keywords: Titanium metal, titanium complex, modified TiO2, photocatalyst, oxygen vacancy, visible light.

106

Ảnh hưởng của tiết diện rãnh dẫn và áp suất chân không đến khả năng điền đầy trong đúc mẫu cháy

Effects of gate cross-section area and vaccum pressure on mold filling
in lost foam casting

HÀ MINH TÂN, PHẠM MAI KHÁNH, NGUYỄN HỒNG 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.nguyenhong1@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 6/12/2022, Ngày duyệt đăng: 5/2/2023

TÓM TẮT

Phương pháp đúc mẫu cháy sử dụng mẫu xốp để chế tạo chi tiết kim loại. Mẫu xốp được phủ một lớp sơn chịu nhiệt, làm khô để trở thành khuôn, rồi đặt vào trong hòm khuôn chứa cát. Sau đó kim loại lỏng được rót trực tiếp vào mẫu xốp, từ đó mẫu xốp bị phân hủy nhiệt và từ từ được thay thế bằng kim loại lỏng, sau đó đông đặc tạo thành vật đúc. Thông thường trong thực tế sản xuất, nhựa expanded polystyren (EPS) được sử dụng để tạo mẫu xốp. Trong nghiên cứu này đã khảo sát quá trình điền đầy của hợp kim nhôm lỏng vào khuôn dưới tác động của các yếu tố như tiết diện rãnh dẫn, áp suất chân không, chiều rộng khe hở khí. Kết quả cho thấy tiết diện rãnh dẫn, nhiệt độ rót, áp suất chân không ảnh hưởng trực tiếp tới thời gian điền đầy.

Từ khóa: tiết diện rãnh dẫn, áp suất chân không, khe khí, điền khuôn, đúc mẫu cháy.

ABSTRACT

The lost foam casting process utilizes polymeric foam patterns to produce the metallic components. Foamed polymer patterns are coated with a refractory slury, dried and embedded in unbonded sand. Molten metal is poured directly on the coated polymer. The polymer is thermally decomposed and is gradually replaced by the liquid metal to create the casting after solidification. Expanded polystyrene (EPS) is the most common pattern material used in commercial practice. In this paper, experiments are conducted to examine the filling of an aluminum alloy melt into the molds. The purpose is to observe some parameters such as the gate cross-section area, vaccum pressure, gas gap length, metal pouring temperature in lost foam casting of aluminum. The results indicate that the gate section, metal pouring temperature and vaccum pressure affect directly the mold-filling time.

Keywords: gate cross-section area, vaccum pressure, gas gap, mold filling, lost foam casting.

106

Enhanced microhardness of Al – 5 wt.% TiC composite by alloying with Cu

Enhanced microhardness of Al – 5 wt.% TiC composite by alloying with Cu

BUI DUC LONG1,*, LE HONG THANG2, DANG QUOC KHANH3, LE THI BANG3, LE CONG DINH4
1,2,3. School of Mateterials Science and Engieering, Hanoi University of Science and Technology, No.1, Dai Co Viet, Hai Ba Trung, Ha Noi, Vietnam
4. Military Insititute of Mechanical Engineering, General Department of Engineering, Ministry of Defense, Vietnam
*Email: long.buiduc@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 9/11/2022, Ngày duyệt đăng: 16/2/2023

ABSTRACT

Alumium (Al) – based materials are highly demanded for automobiles, transportation, and aerospace etc. In this research, Al – based TiC composites were fabricated using powder metallurgy (P/M) technology from Al, Cu, and
TiC powders with the compositions of Al – 5 wt.% TiC, and Al – 5 Cu/ 5wt.% TiC. The composite powders were well mixed and compacted using cold pressing technique with an applied pressure of 500 MPa. The compacted samples were sintered at 550 oC in Ar atmosphere for 1 h. The distribution of TiC particles in the Al matrix was observed using scanning electron microscopy (SEM). The phase formation of sintered composite was characterized using Xray diffraction (XRD). The results showed that TiC particles homogeneously distributed in the Al matrix. The density of Al -5 wt.%TiC and Al – 5 Cu/ 5 wt.%TiC composites achieved 96.7 and 98.0 % of theoretical density, respectively. The microhardness of pure Al increases from 27 HV to » 38 HV when reinforcing with 5 wt.% TiC, whilst that
of the Al – 5TiC composite increase to » 55 Hv when alloying with 5 wt.% Cu.
Keywords: Al-TiC composite, powder technology, mechanical properties, strengthening mechanism

106

Ảnh hưởng của nhiệt độ austenit hóa đến quá trình tiết pha cacbit thứ cấp của gang trắng 27 % crôm

Effect of austenitizing heat treatment on the precipitation of secondary
carbide in 27 wt. % chromium white cast iron

HOÀNG THỊ NGỌC QUYÊN1,*, PHẠM MAI KHÁNH1
1. Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hà Nội
Email: quyen.hoangthingoc@hust.edu.vn.

Ngày nhận bài: 18/12/2022, Ngày duyệt đăng: 9/2/2023

TÓM TẮT

Gang trắng 27 % Cr đã được xử lý tại các nhiệt độ austenit hóa khác nhau. Sự biến đổi của pha nền austenit cũng như sự tiết ra cacbit thứ cấp nhờ xử lý nhiệt đã được xác định trong bài báo này. Kết quả cho thấy ở nhiệt độ austenit hóa 900 oC, các cacbit thứ cấp được tiết ra dọc theo các vị trí khuyết tật của pha austenit tại nhiệt độ nung cao. Chúng hình thành và phát triển trong nền austenit và đôi khi austenit có thể sẽ còn dư. Khi nhiệt độ austenit hóa tăng lên đến 1000 oC thì số lượng, khối lượng và kích thước của cacbit thứ cấp cũng tăng tương ứng. Ở nhiệt độ nung 1050 oC/3 h, kích thước của các cacbit thứ cấp giảm đáng kể với mật độ phân bố cao trong pha nền. Ở nhiệt độ lớn hơn 1050 oC, nền austenit trở nên ổn định hơn, cacbit thứ cấp khó được tạo ra và do đó tạo ra nhiều khuyết tật hơn cho pha nền. Số lượng và kích thước hạt cacbit thứ cấp ảnh hưởng đáng kể đến độ cứng tế vi của pha nền austenit. Độ cứng tế vi đạt cao nhất tại nhiệt độ austenit hóa 1050 oC/3 h giữ nhiệt, sau đó giảm dần khi nhiệt độ austenit cao hơn 1050 oC.

Từ khóa: cacbit thứ cấp, cacbit cùng tinh, austenit, xử lý nhiệt austenit hóa.

ABSTRACT

A 27 wt. % Cr white cast iron has been subjected to various austenitization heat treatments. The transformation of the matrix phase as well as the precipitation of secondary carbides at the austenitization temperature have been clearly determined in this paper. The results showed that secondary carbides precipitated along the defect sites of the austenitic phase at 900 oC during the austenitization. They grew up within austenit matrix, and there exist some retained austenit. The amount and size of secondary carbides increase as the austenitization temperature rises to 1000 oC. At 1050 oC/3 h, the size of secondary carbides reduces significantly with a high distribution density in the matrix phase. Higher austenitization temperatures cause the matrix to become more stable and make it more difficult to produce secondary carbides, as well as increase the number of defects in the matrix. The microhardness of the austenit matrix is affected a lot by how many and how big the secondary carbide particles are. At 1050 oC/3 h, the micro-hardness is the highest one. When the temperature of austenitization goes above 1050 oC, the micro-hardness of the matrix reduces.

Keywords: secondary carbide, eutectic carbide, austenit, austenitizing heat treatment

105

Nghiên cứu khử Fe trong phế liệu nhôm dùng để chế tạo hợp kim nhôm A356

A study on Fe removal in aluminum scrap to make A356 aluminum alloy

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

Ngày nhận bài: 19/10/2022, Ngày duyệt đăng: 6/12/2022

TÓM TẮT

Nhu cầu sử dụng hợp kim nhôm mác A356 trong nước tuy không nhiều, nhưng ngày càng tăng, trong khi giá thành nhập khẩu thường rất cao. Mục đích của nghiên cứu này là tinh chế nhôm phế liệu để tạo ra nguyên liệu chế tạo mác hợp kim nhôm A356. Tuy nhiên, trong nhôm phế liệu thường chứa nhiều nguyên tố có hại (như Fe) cho quá trình nấu luyện nên mục tiêu là phân loại phế liệu, sau đó khử Fe từ khoảng 1 % xuống dưới 0,15 %. Bài báo này trình bày nghiên cứu khử Fe bằng Na2B4O7 để tinh chế phế liệu nhôm trong điều kiện phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy tỷ lệ khử sắt tăng lên khi bổ sung Na2B4O7 và thời gian giữ nhiệt và tuân theo quy luật hàm mũ bậc nhất. Việc bổ sung chất trợ dung chứa Na2B4O7 (với tỷ lệ tối ưu là 77 %) có thể làm giảm hàm lượng sắt từ 1 %
xuống dưới 0,1 %. Các phương pháp phân tích nhiễu xạ điện tử (XRD), hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ phân tán năng lượng (EDS) đã được sử dụng để nghiên cứu cấu trúc và tổ chức của các mẫu sản phẩm nhôm thu được sau quá trình tinh chế khử sắt.

Từ khóa: A356, Fe, Na2B4O7, phế liệu, tinh chế.

ABSTRACT

The domestic demand for A356 raw material is increasing, so the price is often very high. The goal of this study is to sort the scrap, then reduce Fe from about 1 % to less than 0.15 %. The reducing Fe by Na2B4O7 to refine aluminum scrap has been conducted under laboratory conditions. The results showed that the iron reduction rate increased with the addition of Na2B4O7 and the heat retention time and obeyed the first-order exponential law. The addition of flux containing Na2B4O7 can reduce the iron content from 1% to less than 0.1% and reach an optimal rate of 77 %. The XRD, SEM and EDS analyzes of aluminum samples described the microstructure and morphology of the obtained aluminum products. This product is a good raw material for making Al alloy group A356.

Keywords: A356, Fe, Na2B4O7, scrap, purification.

105

Nghiên cứu ảnh hưởng của công suất phún xạ đến tính chất của màng TiN chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron

Effect of sputtering power on the properties of TiN coatings deposited by the magnetron sputtering

LƯƠNG VĂN ĐƯƠNG*,1, NGUYỄN QUỐC THỊNH1,2, NGUYỄN NGỌC LINH1, ĐOÀN ĐÌNH PHƯƠNG1, ĐẶNG QUỐC KHÁNH2, HUỲNH XUÂN KHOA3, NGUYỄN MINH TUẤN4
1Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 18. Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội
2Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội
3Khoa Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh, 12 Nguyễn Văn Bảo, Gò Vấp, Tp. Hồ Chí Minh
4Viện Công nghệ, Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng, Bắc Từ Liêm, Hà Nội
Email: duong@ims.vast.ac.vn

Ngày nhận bài: 24/10/2022, Ngày duyệt đăng: 15/12/2022

TÓM TẮT

Trong nghiên cứu này, màng TiN được chế tạo bằng phương pháp phún xạ magnetron trên nền đế hợp kim Ti6Al4V và đế Si. Ảnh hưởng của công suất phún xạ (150-300 W) đến cấu trúc và tính chất cơ học của màng TiN được nghiên cứu. Kết quả nhiễu xạ Rơnghen cho thấy mẫu màng TiN có cấu trúc đơn pha, mạng lập phương tâm mặt. Quan sát trên ảnh hiển vi điện tử quét cho thấy, hạt của màng TiN có sự thay đổi từ dạng lá cây hoặc vảy sang dạng tứ diện nhiều mặt, giống như kim tự tháp. Khi công suất phún xạ tăng, kích thước hạt và tốc độ tạo
màng tăng vì năng lượng bắn phá của các ion khí lên bề mặt bia lớn. Ngoài ra, kết quả đo độ cứng chỉ ra mẫu màng TiN có độ cứng cao nhất (22,8 GPa ± 1,2 GPa) được chế tạo tại công suất phún xạ 250 W và hệ số ma sát tăng từ 0,46 đến 0,61 khi công suất phún xạ tăng từ 150 lên 300 W.

Từ khóa: Màng TiN, Ti6Al4V, phún xạ magnetron dòng một chiều, công suất phún xạ.

ABSTRACT

In this work, the TiN coatings on Ti6Al4V and Si substrates were deposited by magnetron sputtering. The effect of sputtering powers on structure and mechanical properties of the TiN coatings was investigated. X-ray diffraction
patterns displayed a single phase of face centered cubic structure. Scanning electron microscope observations found that the particle morphology of the TiN coatings changed from a leaf or flat-shaped structure to a tetrahedron faceted one, similar to a pyramid. The particle size and deposition rate increased with increasing sputtering power due to higher energy bombardment of ion gas to surface target. Furthermore, the highest hardness value (22,8 GPa ± 1,2 GPa) corresponds to the TiN coating deposited at 250 W power. Finally, the friction coefficient increased from 0,46 to 0,61 with increasing sputtering power from 150 to 300 W.

Key words: TiN coating, Ti6Al4V, DC magnetron sputtering, Sputtering power.