Công trình nghiên cứu này nhằm đưa ra công nghệ hợp kim hoá nền Fe bằng bột Cu để ứng dụng vào việc chế tạo chi tiết phục vụ cho các thiết bị gia công cơ khí, máy nâng chuyển, thiết bị ngành giao thông vận tải….
Fabrication of alloying Cu – Fe matrix for sintered structural materials
Trần Quốc Lập, Phạm Thảo
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vũ Lai Hoàng
Trường ĐH KTCN Thái Nguyên
TÓM TẮT
Bài báo mô tả quy trình công nghệ chế tạo nền Fe – Cu theo phương pháp luyện kim bột. Nghiên cứu ảnh hưởng của thành phần, lực ép và nhiệt độ thiêu kết đến độ xốp của sản phẩm nền.
ABSTRACT
This paper presents alloying process of Cu – Fe matrix by powder metallurgy technology. The effect of compo- sition, pressure and sintering temperature on porosity of materials are reported.
1. Đặt vấn đề
Tính chất cơ bản của sản phẩm hợp kim hoá bột Fe bằng bột Cu là độ xốp và thành phần của hợp kim. Các tính chất này có thể thay đổi khi điều chỉnh công nghệ chế tạo. Tuỳ theo độ xốp của sản phẩm nhận được mà phạm vi ứng dụng có khác nhau: khi độ xốp nhỏ hơn 60% ứng dụng để chế tạo phin lọc; khi độ xốp nhỏ hơn 30% ứng dụng chế tạo bạc tự bôi trơn; khi nhỏ hơn 20% ứng dụng chế tạo các chi tiết có độ bền chịu tải trọng tĩnh, vật liệu bôi trơn và vật liệu ma sát; khi nhỏ hơn 15% ứng dụng chế tạo các chi tiết có độ bền và độ chính xác cao; khi nhỏ hơn 5% ứng dụng chế tạo vật liệu kết cấu và các chi tiết có độ bền, độ chính xác cao…[1-5]. Ngoài ra, hợp kim hoá bột Fe bằng bột Cu cho phép chống sự ăn mòn của khí quyển.
Ở các nước công nghiệp phát triển, phạm vi ứng dụng của các chi tiết luyện kim bột có khác nhau. Nước có phương tiện giao thông phát triển mạnh thì 50% chi tiết được sản xuất theo phương pháp luyện kim bột [6].
Ở Việt nam nhu cầu về vật liệu này rất lớn nhưng chưa có cơ sở nào tiến hành nghiên cứu chế tạo. Công trình nghiên cứu này nhằm đưa ra công nghệ hợp kim hoá nền Fe bằng bột Cu để ứng dụng vào việc chế tạo chi tiết phục vụ cho các thiết bị gia công cơ khí, máy nâng chuyển, thiết bị ngành giao thông vận tải….
2. Thực nghiệm
2.1. Nguyên liệu ban đầu
Như đã biết Fe – Cu là hệ hòa tan hữu hạn do đó lần lược tiến hành khảo sát với các hàm lượng bột Cu khác nhau cho thêm vào bột Fe (bảng 1).
| Mẫu | Thành phần và hàm lượng (% nguyên tử) |
|
| Fe | Cu | |
| M1 | 87 | 13 |
| M2 | 84 | 16 |
| M3 | 81 | 19 |
| M4 | 78 | 22 |
Bảng 1. Thành phần và hàm lượng các mẫu khảo sát
2.2. Các thông số cần khảo sát
Quá trình hợp kim hoá được khảo sát theo quy trình ép, thiêu kết một lần và hai lần.
Khi ép và thiêu kết một lần, khảo sát ở các lực ép (2, 3, 4, 5, 6 tấn/cm2) và thiêu kết ở nhiệt độ (1050, 1100, 1150°C) với các thành phần khác nhau.
Khi ép và thiêu kết hai lần, đã khảo sát:
– Lần 1: lực ép 2 tấn/cm2 và thiêu kết ở nhiệt độ 1000°C.
– Lần 2: lực ép (2, 3, 4, 5, 6 tấn/cm2) và thiêu kết ở nhiệt độ 1150°C.
2.3. Quy trình công nghệ hợp kim hoá nền Fe bằng Cu
Quá trình trộn tiến hành trong tang và bi sứ, thời gian trộn hỗn hợp bột 10 giờ với tốc độ quay của tang là 50 vòng/phút. Hỗn hợp bột (Fe + Cu) được ép trên máy ép thuỷ lực.
Hình 1. Sơ đồ công nghệ hợp kim hoá nền Fe bằng bột Cu
