Tag: Ti6Al4V

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

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.

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