Trong giai đoạn đầu cần chuẩn bị nguyên liệu hạt cho quá trình tiếp xúc với hợp kim nền: tạo được pha rắn có cỡ hạt và độ sạch cần thiết. Làm sạch và hoạt hoá bề mặt các cấu tử là nguyên công vô cùng quan trọng. Nó đảm bảo trong quá trình rót không bị lẫn các tạp chất có hại, có sự tiếp xúc toàn diện và liên kết bền chắc giữa các cấu tử của vật liệu đúc compozit. Làm sạch và hoạt hoá bề mặt các cấu tử có thể thực hiện bằng phương pháp hoá học, nhiệt, mài va đập. Ví dụ: làm sạch các hạt thép trong các máy nghiền trộn, tang quay lục lăng, máy nghiền rung, máy nghiền bi… Phương pháp làm sạch này bị hạn chế bởi độ bền, độ cứng, của các hạt lớn hơn so với bề mặt nghiền của thiết bị. Dễ dàng hơn là làm sạch trong lớp giả sôi hoặc luồng khí xung động, khi đó làm sạch cơ học xảy ra do sự va chạm giữa các hạt hoặc sự va đập vào các vật chuyên dùng. Để tăng cường sự tiếp xúc giữa các thành phần của vật liệu đúc compozit thường dùng lớp phủ bằng muối bari. Lớp phủ này bảo vệ các sợi và các hạt không bị tác động đột ngột với kim loại nóng chảy. Quá trình kim loại hoá các hạt thuỷ tinh và gốm có thể thực hiện bằng các phương pháp: nhiệt chân không, điện phân, ma sát va đập, phun bụi v.v…

   Sự tác động của các hạt rắn với kim loại lỏng có hoạt tính cao dẫn đến hàng loạt các yêu cầu đối với vật liệu để đúc compozit . Đó là, hợp kim nền cần có độ chảy loãng cao, nhiệt nóng chảy thấp, khoảng kết tinh ngắn, độ co ngót thấp nhất. Điều rất cần thiết là hợp kim nền cần dễ nóng chảy, thấm được trên bề mặt của hạt cốt và pha rắn nói chung. Vật liệu của các hạt cốt phải bền nhiệt ở nhiệt độ hình thành vật đúc com-pozit . Tỉ trọng của vật liệu nền và các hạt cốt không được chênh lệch nhiều, nhưng nhiệt độ nóng chảy của các hạt pha cốt phải cao hơn nhiều so với nhiệt độ nóng chảy của vật liệu nền. Vật liệu đầu vào dùng để đúc vật liệu compozit cần được lựa chọn tốt, sao cho biên giới của các pha có cấu trúc đồng nhất và không ảnh hưởng tới chất lượng của vật đúc compozit. Độ hoà tan tương đối giữa các nguyên tố phải ở mức thấp nhất.

   Cơ chế chịu mài mòn của vật liệu đúc compozit hệ hợp kim nền đồng hạt thép như sau. Khi có lực tác dụng, ở thời kỳ đầu lực ma sát chủ yếu làm hình thành và nghiền nhỏ các hạt cacbit sắt. Chúng được các hợp kim đồng liên kết lại, khi đó hình thành một lớp vật liệu chịu ma sát ở gần lớp bề mặt. Lớp hạt cacbit sắt cực mỏng luôn ở trạng thái chuyển động và do đó được thấm dần bằng vật liệu cơ bản – là hợp kim đồng. Do ảnh hưởng của lực ma sát, bề mặt làm việc phát nhiệt và tăng dần nhiệt độ. Tác động của nhiệt độ tiếp xúc cao, trên bề mặt lớp màng phân cách xảy ra quá trình oxy hoá đồng và sắt, đưa các oxit ra khỏi vùng ma sát. Kết quả của quá trình trên tạo ra trên bề mặt ma sát của vật liệu compozit một lớp hạt cacbit sắt cực nhỏ mịn và bền chắc. Chúng được liên kết vững chắc với nhau và với vật liệu cơ bản là nền đồng, tạo ra một màng mỏng có cấu trúc phức tạp. Lớp ngoài cùng hình thành chủ yếu từ các oxit dày khoảng (70÷100)µm, lớp trong dày khoảng (900÷1000)µm gồm chủ yếu là hỗn hợp oxit đồng và cacbit sắt. Lớp này làm giảm lực ma sát, đảm bảo cho vật liệu compozit có độ chịu mài mòn cao mà không làm cho trục bị mài mòn. Đặc tính ưu việt này càng thể hiện rõ hơn khi làm việc ở nhiệt độ cao kể cả ở 800°C. Đã nghiên cứu vật liệu đúc compozit nền đồng – hạt thép làm việc trong nhiều điều kiện khác nhau, ở chế độ biến động về momen ma sát, thay đổi nhiệt độ từ 0 đến 600°C, trong điều kiện có bôi trơn và ở điều kiện khô, khắc nghiệt, khó hoặc không thể bôi trơn. Các thí nghiệm cho thấy vật liệu trên làm việc khá tốt ở các điều kiện trên và ổn định ở khoảng nhiệt độ 200°C, thời gian sử dụng tăng từ 1,5 đến 5 lần. Vì vậy, nó rất phù hợp với các thiết bị của các ngành luyện kim, xi măng, khai thác mỏ…

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>