Bài báo trình bày ảnh hưởng của năng lượng cơ học đến hiệu quả thiêu kết của bột kim loại Fe, Ag, Cu, Al- 4%Cu-4%Mg.

Influence of mechanical energy on sintering of metal powders

Trần Quốc Lập
Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TÓM TẮT

   Năng lượng cơ học làm tăng nội năng của hệ bột nghiền, trong đó nội năng tăng chủ yếu nhờ phần năng lượng đàn hồi hơn là phần năng lượng bề mặt. Sự tăng năng lượng tự do của bột kim loại làm nhiệt độ thiêu kết của nó giảm xuống.

ABSTRACT

   The paper presents some results of effect of mechanical energy on sintering of metal powders Fe, Ag, Cu, Al- 4%Cu-4%Mg. The mechanical energy increases internal energy, but this increasing is caused mainly by elastic component rather than by surface one. The increasing free energy leads also to lower sintering temperature.

1. Đặt vấn đề

   Năng lượng cơ học tác dụng lên bột khi nghiền gây ra sự thay đổi nội năng ΔG của bột [1]. Sự thay đổi đó được thể hiện ở biểu thức sau:

ΔG = ΔGbề mặt + ΔGsai lệch mạng (1)

   Trong đó:

ΔG: Sự thay đổi nội năng của hạt bột,
ΔGbề mặt: Sự thay đổi nội năng do sự biến đổi bề mặt của hạt bột,
ΔGsai lệch mạng: Sự thay đổi nội năng do sự biến đổi các khuyết tật mạng.

   Để xem xét tác nhân nào ảnh hưởng lớn đến sự thay đổi động học quá trình thiêu kết của bột, cần tách riêng ảnh hưởng của từng số hạng cho trong biểu thức (1).

   Các khuyết tật mạng có thể bị huỷ bằng công nghệ ủ hồi phục bột. ở nhiệt độ này, chỉ có ứng suất dư (đàn hồi) bị khử bỏ mà không có sự lớn lên của hạt bột. Như vậy có thể tách rời tác động của xô lệch mạng với ảnh hưởng của kích thước hạt đến độ co khi thiêu kết và qua đó đánh giá gián tiếp ảnh hưởng của xô lệch mạng.

2. Thực nghiệm

   Các nguyên liệu ban đầu là bột Fe, bột Ag, bột Cu và bột Al-4%Cu-4%Mg; kích thước bột < 0,16 mm, được nghiền trong máy nghiền hành tinh với thời gian nghiền khác nhau. Nhiệt độ ủ được chọn như sau:

T < Tktl (2)

   Theo công thức trên, nhiệt độ ủ của từng loại vật liệu là:

Bột Fe T < 600°C
Bột Ag T < 450°C
Bột Cu T < 500°C
Bột Al-4%Cu-4%Mg T < 300°C

   Với thời gian ủ ngắn, đã không quan sát thấy sự lớn lên của kích thước hạt bột trên. Từ bột nghiền chưa ủ và bột nghiền đã ủ, tiến hành ép và thiêu kết theo quy trình truyền thống [2,3]. Cụ thể như sau: các mẫu Ag (1 g) và Cu, Fe, Al-4%Cu-4%Mg (2 g) được ép với Pép = 1 và 2 T/cm2, thiêu kết 30 phút trong môi trường khí nitơ, lần lượt ở nhiệt độ Ttk = 900, 1000, 1050 và 650°C tương ứng.

Bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>