110

Nghiên cứu cấu trúc và độ cứng của compozit CNT/Ti6Al4V kết khối bằng kỹ thuật thiêu kết chân không

Study on microstructure and hardness of CNT/Ti6Al4V composites
consolidated by vacuum sintering technique

ĐOÀN ĐÌNH PHƯƠNG*, LƯƠNG VĂN ĐƯƠNG, NGUYỄN NGỌC ANH, PHẠM VĂN TRÌNH
Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số18 Hoàng Quốc Việt, Hà Nội
*Email: phuongdd@ims.vast.ac.vn

Ngày nhận bài: 14/8/2023, Ngày duyệt đăng: 14/10/2023

TÓM TẮT

Hợp kim Ti6Al4V có trọng lượng riêng thấp, chống ăn mòn, điểm nóng chảy cao, tính tương thích sinh học và các tính chất cơ học độc đáo đã và đang quan tâm nhiều do khả năng ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như ô tô, hàng không vũ trụ và y sinh. Tuy nhiên, Ti6Al4V có xu hướng dễ oxy hóa, độ dẫn nhiệt thấp và độ cứng thấp đã hạn chế khả năng ứng dụng của hợp kim này trong một số ngành công nghiệp. Trong nghiên cứu này, compozit nền Ti6Al4V được gia cường bằng ống nano cacbon (CNT) nhằm mục đích nâng cao độ cứng đã được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột với kỹ thuật thiêu kết chân không. Cấu trúc vật liệu compozit gồm hai pha chính là α-Ti và β-Ti được phát hiện bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) và nhiễu xạ tia X (XRD). Tỷ trọng tương đối của vật liệu compozit giảm xuống khi hàm lượng CNT tăng lên do cấu trúc xốp của vật liệu CNT đã làm hạn chế quá trình kết khối. Khi tăng hàm lượng CNT thì độ cứng của vật liệu compozit tăng lên, đạt cực đại là 396 HV với 3 % CNT cao hơn gần 22 % so với độ cứng của hợp kim Ti6Al4V (325 HV). Sự gia tăng độ cứng của vật liệu compozit khi có thêm thành phần CNT có thể do vật liệu gia cường CNT có độ cứng cao và có kích thước nanomet đã hóa bền pha nền, làm tăng độ bền cơ học của vật liệu compozit CNT/Ti6Al4V.

Từ khóa: Ti6Al4V, ống nano cácbon, compozit, cấu trúc, độ cứng

ABSTRACT

Ti6Al4V alloys with low weight, high corrosion resistance, high melting point, high biocompatibility and unique mechanical properties have been receiving great attention for wide applicability in many industry fields such as automobile,
aerospace and biomedical. However, Ti6Al4V alloys tend to be easily oxidized at high temperature, low elastic modulus, low thermal conductivity and low hardness and thus have the limitation of applicability in many industries. In this study, Ti6Al4V matrix composites reinforced with carbon nanotubes (CNT) have been fabricated to enhance the hardness. vacuum sintering technique has been used to prepare CNT/Ti6Al4V composite. Microstructural and phase studies indicated that the composite structure consists of two main phase: α-Ti and β-Ti. The relative density of composite decreases as the CNT content increases as resulted from the porous structure of the CNT, which limits the aggregation process of the composite. When the CNT content increased, the hardness of the composite increased, reaching a maximum value of 396 HV with 3 vol. % CNT, which was nearly 22 % higher than that of Ti6Al4V alloy (325 HV). The enhancement in hardness is explained by the CNT reinforcement.

Keywords: Ti6Al4V, carbon nanotubes, composite, microstructure, hardness

104

Ảnh hưởng của nhiệt độ ram đến tổ chức và độ cứng của thép làm dao cắt SUS440B

Effect of tempering temperature on microstructures and hardness of steel SUS440B for making knives

NGUYỄN NGỌC MINH1,*
1) 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: 24/8/2022, Ngày duyệt đăng: 9/10/2022

TÓM TẮT

Thép SUS440B thường được dùng để chế tạo dao cắt do nó có độ cứng, tính chống ăn mòn và khả năng chống mài mòn cao. Muốn đạt được các ưu điểm nói trên, thép cần phải được xử lý bằng quy trình nhiệt luyện (tôi + ram) thích hợp trong đó nhiệt độ ram được biết đến như là một trong những thông số quan trọng nhằm điều chỉnh tổ chức và cơ tính của thép sau tôi. Để nghiên cứu một cách có hệ thống ảnh hưởng của nhiệt độ ram đối với tổ chức và độ cứng, thép hợp kim được tôi ở nhiệt độ 1080 oC, sau đó ram tại các nhiệt độ 160, 240 và 320 oC trong thời gian 1 giờ với số lần ram thay đổi từ 1 đến 3 lần. Các kết quả cho thấy, mẫu sau khi ram tại 160 oC với 2 lần ram cho kết quả độ cứng cao nhất là 59,5 HRC. Khi tăng nhiệt độ ram và số lần ram, sự tiết pha và tích tụ cacbit Cr dẫn đến giảm độ cứng.

Từ khóa: SUS440B, ram, tổ chức tế vi, độ cứng

ABSTRACT

Steel SUS440B is often used to make knives because of its high hardness, corrosion resistance and wear resistance. In order to achieve the above advantages, the steel needs to be treated with a suitable heat treatment process (quenching + tempering), in which the tempering temperature is known as one of the important parameters to control the microstructure and mechanical properties of the steel after quenching. To systematically study the influence of tempering temperature on the microstructure and hardness, the alloy steel was quenched at 1080 oC, then tempered
at 160, 240 and 320 oC for 1 hour with tempering times varying from 1 to 3. The results showed that, after 2 times tempering at 160 oC, the highest obtained hardness is 59.5 HRC. If the tempering temperature and number of tempering times increased, precipitation and the accumulation of Cr carbide particles lead to decreasing hardness
value.

Keywords: SUS440B, tempering, microstructure, hardness

99

Mô phỏng số và thử nghiệm thấm C-N cho thép 20Cr

Numerical simulation and experimental study on carbonitriding process for 20Cr steel

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

TRẦN THỊ XUÂN
Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1 Đại Cồ Việt, Hà Nội
*Email: xuan.tranthi@hust.edu.vn

Ngày nhận bài: 14/9/2021, Ngày duyệt đăng: 8/12/2021


TÓM TẮT

Thấm C-N nhằm mục đích nâng cao độ cứng và tính chống mài mòn cho thép. Lớp thấm C-N có độ cứng cao hơn lớp thấm C do N làm tăng độ cứng cho thép. So sánh độ cứng của lớp thấm C và thấm C-N khi ram ở nhiệt độ 350 °C cho thấy lớp thấm cacbon mất độ cứng nhanh hơn so với lớp thấm C-N do trong lớp thấm C-N có chứa một lượng nitrit ổn định phân tán trên nền thép. Với nhiều ưu điểm vượt trội, công nghệ thấm C-N được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong sản xuất. Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ như nhiệt độ, thời gian thấm, thành phần khí thấm đến chiều dày và cơ tính của lớp thấm C-N bằng mô phỏng số kết hợp với thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp mô phỏng số phản ánh đúng thực tế nên có thể được sử dụng làm công cụ để dự đoán trước các kết quả của quá trình thấm C-N trong thực tế và làm cơ sở để tối ưu hóa chế độ công nghệ thấm C-N.

Từ khóa: Thấm C-N, mô phỏng số, phần mềm sysweld, 20CrMo4, độ cứng.

ABSTRACT

Carbonitriding is used primarily to improve the hardness and wear resistance of steels. A carbonitrided case has better hardenability than a carburized one because nitrogen increases the hardness of steels. Really, the hardness against tempering time at 350 °C for different methods of case hardening is not the same. Carburizing produces a greater decrease in hardness. While carbonitriding layers lose hardness more slowly because of the stable nitride compound dispersed in the matrix. With many advantages, carbonitriding technology is widely researched and applied in production. In this paper the influence of technological parameters such as temperature, time and gas composition on the thickness and mechanical properties of the carbonitriding layer is studied by numerical simulation combined with experiment. The compatibility in the experimental and simulation results proves that the numerical simulation technique can be reliably used as a method to predict consequences of the practical carbonitriding process and to optimize the technical parameters.

Keywords: Carbonitriding, numerical simulation, sysweld software, 20MoCr4, hardness.

Page: 9 – 17

RESEARCH

 

Get Article

78

Ảnh hưởng lực ép đến tỷ trọng và tính chất cơ học của compozit nền Fe13Mn – cốt hạt TiC chế tạo bằng phương pháp thiêu kết xung dòng điện

In this study, high manganese steel (HMS) based 40 wt.% TiC reinforced composite was fabricated by pulsed electric current sintering (PECS) process…

Continue reading Ảnh hưởng lực ép đến tỷ trọng và tính chất cơ học của compozit nền Fe13Mn – cốt hạt TiC chế tạo bằng phương pháp thiêu kết xung dòng điện

54

Ảnh hưởng của Berili đến tổ chức, độ cứng và độ sáng bề mặt của hợp kim nha khoa hệ Ni-Cr

Berili làm tăng độ cứng của hợp kim do làm mịn hạt. Nhiệt độ đúc giảm làm tăng tính đúc, tạo cho sản phẩm đúc có độ sáng bề mặt, nhẵn và bóng hơn… Continue reading Ảnh hưởng của Berili đến tổ chức, độ cứng và độ sáng bề mặt của hợp kim nha khoa hệ Ni-Cr

52

Tối ưu hóa hàm lượng Mo, Ti và ảnh hưởng của chúng đến độ cứng, độ chịu mài mòn của hợp kim nha khoa Ni-Cr-Mo-Ti

Hợp kim nha khoa niken-crôm thường có khoảng (4+14)% Mo, (2+6)% Ti. Với hàm lượng đáng kể của Mo và Ti sẽ hình thành hợp chất liên kim trong các hợp kim này khi hợp kim hóa và tạo thành pha gama thử cấp tăng bền, tăng cứng.

Continue reading Tối ưu hóa hàm lượng Mo, Ti và ảnh hưởng của chúng đến độ cứng, độ chịu mài mòn của hợp kim nha khoa Ni-Cr-Mo-Ti