IăH CăQU CăGIAăTP. H ăCHệăMINH
TR
NG
I H C BÁCH KHOA
H ăTH ăM ăN
NGHIểN C U
C TệNH M I HÀN MA SÁT QUAY H P
KIM TITAN VÀ T I U CÁC THỌNG S CỌNG NGH
LU NăÁNăTI NăS
TP.ăH ăCHệăMINHă- N M 2021
TR
IăH CăQU CăGIAăTP. HCM
NG
I H C BÁCH KHOA
H TH M N
NGHIểN C U
C TệNH M I HÀN MA SÁT QUAY H P
KIM TITAN VÀ T I U CÁC THỌNG S CỌNG NGH
Chuyên ngành:
K thu tăc ăkhí
Mã s chuyên ngành:
62520103
Ph n bi năđ c l p: PGS.ăTS.ăL u
c Bình
Ph n bi năđ c l p: PGS. TS. Nguy năTr
Ph n bi n:
PGS. TS. ƠoăMinhăNg ng
Ph n bi n:
PGS. TS. inhăMinhăDi m
Ph n bi n:
PGS. TS. Nguy n Ng c Hà
NG
NG D N:
IăH
1. PGS. TS Nguy n H u L c
2.ăTS.ăL uăPh
ngăMinhăăă
ng An
L I CAM OAN
Tácăgi ăxinăcamăđoanăđơyălƠăcơngătrìnhănghiênăc uăc aăb năthơnătácăgi .ăCácăk tăqu ă
nghiênăc uăvƠăcácăk tălu nătrongălu năánănƠyălƠătrungăth c,ăvƠăkhôngăsaoăchépăt ăb tăk ă
m tăngu nănƠoăvƠăd
có)ăđưăđ
iăb tăk ăhìnhăth cănƠo.ăVi căthamăkh oăcácăngu nătƠiăli uă(n uă
căth căhi nătríchăd năvƠăghiăngu nătƠiăli uăthamăkh oăđúngăquyăđ nh.
Tácăgi ălu năán
Ch ký
H ăTh ăM ăN
i
TịM T T LU N ÁN
Vi căl aăch năvƠăs ăd ngăh păkimătitanăđ ăb năcaoăcóăvaiătrịăquanătr ngănơngăcaoăhi uă
su tăv năhƠnhăc aăcácăchiăti t,ăb ăph nămáyătrongăngƠnhăhƠngăkhơngăv ătr .ă
chiăti tămáyăcóăkíchăth
chiăti tămáyăth
ăgia cơng
căvƠăhìnhădángăhìnhăh căth aămưnăcácăuăc uăcơngăngh , các
ngăph iăquaănhi uăngunăcơngăch ăt oătrongăđóăngunăcơngăhƠnălƠă
ph ăbi n.ăTuyănhiên,ăph
ngăphápăhƠnănóngăch yătrênăh păkimătitanăđ ăb năcao th
ngă
t oăraăc ătính kém.ăVìăv y,ăhƠnă ătr ngătháiăr năhayăcịnăg iălƠăhƠnămaăsátălƠăm tăph
ngă
phápăhƠnăti măn ngăgia cơng cácăchiăti tăcóăc uătrúcăph căt pămƠăv năđ măb oăcácăc ă
tính t t.ă
ătƠiănƠyănghiênăc uăph
xétătínhăkh ăthiăvƠă nhăh
ngăphápăhƠnămaăsátăquayă(RFW)ăchoăTi6Al4V, xem
ngăc aăcácăthơngăs ăcơngăngh c aăqătrìnhăhƠnăh păkimă
titanăcóăđ ăb năcaoăb ngăph
ngăphápăhƠnămaăsátăquay.ă
ătƠiăxơyăd ngămơăhìnhăc ă-
nhi tămơăph ngăqătrìnhăhƠnămaăsátăquayăTi6Al4V, d ăđốnăs ăphátătri năc aăqătrình
bi năd ngăvƠăs ăphơnăb ănhi tăđ ătrongăqătrìnhăhƠnămaăsátăquay.ăMơăph ngăs ăd ăđốnă
s ăbi năthiênăc aănhi tăđ ăt ăvùngătrungătơmăđ năvùngăbiênăngoƠiăc aăchiăti tăhƠn.ăNóă
c ngăd ăđốnăs ăphátătri năc aă ngăsu tătrongăchiăti tăd
K tăqu ămôăph ngăs ăđ
căs ăd ngăđ ăđ nhăh
iătácăđ ngăc aăqătrình hàn.
ngăt iă uăcácăthơngăs ăcơngăngh c aă
qătrìnhăhƠnămaăsátăquayănh măgi măchiăphíăth ănghi m.ăBênăc nhăđó,ăđ ătƠiăkh oăsátă
th cănghi mă nhăh
ngăc aăcácăthơngăs ăcơngăngh c aăqătrìnhăhƠnămaăsátăquayăđ n
c ătínhăc aăm iăhƠnănh ăápăl c d cătr c,ăt căđ ăquay và th iăgianăgiaănhi t.ăK tăqu ăth că
nghi măchoăth yăr ngăch tăl
h
ngăm iăhƠnăv ăđ ăb năkéoăvƠăđ ăc ngăgi mătheoăph
ngătơm c aăchiăti tăhƠn.ăDoăđó,ăbánăkínhăc aăcácăchiăti tăđ
ngă
căhƠnătrongăhƠnămaăsát
quayăph iăn mătrongăm căgi iăh năvìăcácăkhuăv căn măcƠngăxaătơmătr căcóăc ătínhăcƠngă
kém. Thơngăs
nhăh
ngănhi uănh tăđ năđ ăb năkéoăvƠăđ ăc ngăc aăm iăhƠnămaăsátă
quayăc aăTi6Al4V lƠăápăl căd cătr c,ăbaoăg măápăl căgiaănhi t vƠăápăl căhàn.ăÁpăl că
hàn caoăt oăraăt ăch c h tăm n,ăđ ngăđ uăvƠăs ăk tătinhăl i x yăraătrongăm iăhƠnălƠmăd nă
đ năđ ăb năkéoăvƠăđ ăc ngăcao.ăNgoƠiăra,ăvi căt ngăápăl căhàn trongăhƠnămaăsátăquayăs ă
gi măs ăkhácăbi tăv ăc ătínhăc aăcácăvùngătrongăm iăhƠnăvƠăt oăraăm iăhƠnăcóăc ătính
đ ngăđ uăh n.ăC ătính c aăm iăhƠnănh ăđ ăb năkéo,ăđ ădaiăvaăđ păc ngăđ
ii
căkh oăsát.
ABSTRACT
Titanium alloy Ti6Al4V is a lightweight, high-strength material that is widely used in
the aerospace industry. Titanium alloys are also very important materials in other
manufacturing fields, such as the automotive and medical device industries.
Components manufactured from an original block of material are expensive due to the
proportionally large amount of material that is purchased compared to the amount that
remains after machining. However, conventional fusion welding of high-strength
titanium alloys is generally conducive to poor mechanical properties. Friction welding
is a potential method for intensifying the mechanical properties of suitable geometry
components. In this thesis, the rotary friction welding (RFW) method is used to study
the feasibility of producing similar metal joints of high-strength titanium alloys. To
predict the upset and temperature and identify the safe and suitable range of parameters,
a thermomechanical model was developed. The upset predicted by the finite element
simulations was compared with the upset obtained by the experimental results. The
numerical results are consistent with the experimental results. Particularly, high upset
rates due to generated power density and forging pressure overload that occurred during
the welding process were investigated. The performances of the welded joints are
evaluated by conducting microstructure studies and Vickers hardness at the joints. The
titanium rotary friction welds achieve a higher tensile strength than the base material.
The friction welding parameters, such as speed, axial pressure and friction time, have a
great influence on the quality of the joint strength. In addition, the microhardness and
tensile strength at different locations in the welded area are not homogeneous, so it is
necessary to determine the trend for the hardness distribution to find the weakest
positions in a rotating friction weld. The experimental results show that the weld quality,
in terms of the tensile strength and hardness, decreases radially. Therefore, the radius of
the welded parts that are viable for rotating friction welding is limited because the areas
located far from the centre of the axis have poor mechanical properties. The parameter
that impacts the tensile strength and microhardness the most during rotary friction
welding of Ti6Al4V is the axial pressure, which includes the friction pressure and
forging pressure. A high forging pressure produces fine, equiaxed, and recrystallized
grain structures in the welded joint, resulting in a high tensile strength and
iii
microhardness. In addition, an increased forging pressure can be used in rotary friction
welding to reduce the radial differences in the mechanical properties of the welded
joints.
iv
L I CÁM
Tr
N
căh t,ătôiăxinăchơnăthƠnhăc mă năquỦăth yăcôăB ămônăThi tăb ăvƠăCôngăngh ăV tă
li uăC ăkhí,ăKhoaăC ăkhí,ăTr
ngă
iăh căBáchăkhoaăậ
iăh căQu căgiaăThƠnhăph ă
H ăChíăMinhăđưăh ătr ătôiăth căhi nălu năán này.
ngăth iăxinăchơnăthƠnhăc mă năTS.ăL uăPh
đưăt nătìnhăh
ngăMinh,ăPGS.ăTS.ăNguy năH uăL că
ngăd nătơiăv ăchunămơnăđ ătơiăcóăth ăth căhi năvƠăhoƠnăthƠnhălu năán.
Tơiăxinăt ălịngăbi tă năsơuăs căđ năcácăth yăph năbi n,ăcácăth yătrongăH iăđ ng ch m
lu năánăđưădƠnhăth iăgianăđ căvƠăgópănh ngăỦăki năquỦăbáuăđ ătơiăhoƠnăthi năb nălu nă
ánăc aămình,ăc ngănh ăgiúpătơiăđ nhăh
ngănghiênăc u.
Ban giámăhi uăvƠăquỦăTh yăCơ trongăKhoaăC ăkhíăTr
ngă
iăh căCơngănghi păTh că
ph măThành ph ăH ăChíăMinhăđưăt oăđi uăki năt tănh tăđ ătơiăt pătrungăhoƠnăthƠnhălu nă
án.
Các Th yăCơăPhịng Ơoăt oăSauăđ iăh c,ăPhòng Th ăvi nă- Tr
ậ
ngă
iăh căBáchăkhoaă
iăh căQu căgiaăThƠnhăph ăH ăChíăMinh.
Tơiăxinăg iăl iăchơnăthƠnhăc mă năđ nătoƠnăth ăgiaăđình,ăb năbè,ăđ ngănghi p,ănh ng
ng
iăđưăgiúpăđ ,ăđ ngăviênătơiăth căhi năcơngătrìnhănƠy.
v
M CL C
DANH M C CÁC HÌNH NH.....................................................................................ix
DANH M C B NG BI U ............................................................................................xi
DANH M C CÁC T VI T T T .............................................................................. xii
DANH M C CÁC KÝ HI U ..................................................................................... xiii
M
U .........................................................................................................................1
1. Tính c p thi t c a lu n án.....................................................................................1
2.
M c tiêu c a lu n án ............................................................................................ 1
3.
Ph
ngăphápănghiênăc u ......................................................................................1
4. ụăngh aăkhoaăh căvƠăỦăngh aăth c ti n c a lu n án ..............................................2
5. Cácăđi m m i c a lu n án .....................................................................................2
6. N i dung nghiên c u............................................................................................. 3
CH NGă1ăăNGHIÊN C U T NG QUAN V HÀN MA SÁT VÀ V T LI U
TI6AL4V .........................................................................................................................4
1.1 V t li u kim lo i và h p kim titan ......................................................................4
1.2ăăăă
c tính c a kim lo i và h p kim titan ............................................................... 5
1.2.1 Phân lo i h p kim Titan ................................................................................9
1.2.2 H p kim Ti6Al4V .........................................................................................11
1.3 Các nghiên c uătrongăvƠăngoƠiăn
c ...................................................................15
1.3.1 Tình hình nghiên c u trên th gi i ................................................................ 15
1.3.2 Các nghiên c uătrongăn
K t lu năCh
c ...........................................................................21
ngă1 .....................................................................................................21
CH NGă2ăăăC ăS LÝ THUY T HÀN MA SÁT QUAY ......................................23
2.1 Nguyên lý hàn ma sát quay ..................................................................................23
2.2ăC ăch hàn ma sát quay .......................................................................................23
2.2.1ăGiaiăđo n gia nhi t ........................................................................................23
2.2.2ăGiaiăđo n hàn ................................................................................................ 24
2.3 Thông s quá trình hàn ma sát quay ....................................................................24
2.3.1 T căđ quay ...................................................................................................25
2.3.2 Áp l c trong quá trình hàn ma sát ............................................................... 26
2.3.3 Th i gian trong quá trình hàn ma sát ............................................................ 26
2.4 Mơ hình phân b nhi t trong vùng HAZ ........................................................... 27
2.5 Mơ hình phân b t l bi n d ng trong vùng HAZ ............................................31
2.6ăăă
cătr ngăm i hàn ma sát Ti6Al4V...................................................................34
2.6.1 Vùng hàn .....................................................................................................34
vi
2.6.2ăăă
r ng c a vùng hàn .................................................................................35
2.6.3ăC ătínhăc a m i hàn ma sát quay ..................................................................35
2.7 Dãy thông s công ngh hàn ma sát cho v t li u Ti6Al4V .................................35
K t lu năCh
ngă2 .....................................................................................................38
CH NGă3ăăăăMỌăPH NG S QUÁ TRÌNH HÀN MA SÁT QUAY ......................39
3.1 Mơ hình ph n t h u h n .....................................................................................41
3.2 L a ch n mô hình v t li u .................................................................................43
3.3 K t qu mơ ph ng hàn ma sát quay Ti6Al4V ...................................................50
3.3.1 Bi n thiên nhi t trong quá trình hàn ma sát quay c a h p kim Ti6Al4V ...52
3.3.2
nhăh
ng c a th i gian gia nhi t .............................................................. 56
3.3.3
nhăh
ng c a áp l cătrongăgiaiăđo n hàn .................................................56
3.3.4
nhăh
ng c a ngu n nhi t ........................................................................58
3.3.5 S phân b
K t lu năCh
ng su t ....................................................................................59
ngă3 .....................................................................................................61
CH NGă4ăăăăăTH C NGHI M HÀN MA SÁT VÀ T Iă UăHịAăCÁCăTHỌNGă
S CƠNG NGH ..........................................................................................................63
4.1 Phân tích th c nghi m xácăđ nh qui lu t nhăh ng c a các thơng s cơng ngh
đ c ătínhăm i hàn ......................................................................................................63
4.1.1 M u th .......................................................................................................63
4.1.2 Chu n b m u và thi t b .............................................................................64
4.1.3 Nghiên c u th c nghi m .............................................................................67
4.1.4 K t qu và th o lu n....................................................................................69
4.2 Qui ho ch th c nghi m ........................................................................................89
4.2.1ăPh
ngăphápăTaguchi ...................................................................................90
4.2.2ăPh
ngătrìnhăh i quy b c 2 ...........................................................................93
4.3 Th c nghi m ki m tra k t qu t iă u .................................................................100
4.3.1 T ch c t vi................................................................................................101
4.3.2 Ki mătraăđ daiăvaăđ p ................................................................................102
4.3.3 Ki mătraăđ b n kéo ....................................................................................105
K t lu năCh
ngă4 ...................................................................................................105
K T LU NăVĨăH
NG PHÁT TRI Nă
TÀI ....................................................106
K tălu n ....................................................................................................................106
H
ngăphátătri năđ ătƠi ............................................................................................108
DANH M CăCỌNGăTRỊNHă ẩăCỌNGăB ............................................................110
vii
TÀI LI U THAM KH O ...........................................................................................111
PH L C 1: M I QUAN H GI A ÁP SU T TH Y L C C A MÁY VÀ ÁP
L C TRÊN CHI TI T HÀN ......................................................................................117
PH L C 2 S LI Uă Oă
C NG (HV) ............................................................118
viii
DANH M C CÁC HÌNH NH
Hình 1.1 C u trúc và các pha khác nhau c a h p kim titan .........................................5
Hình 1.2 M t ph ngătr t hình chóp b c nh t và b c hai trong ôăc ăb n HCP ............6
Hình 1.3 Gi năđ ăphaăc aăch tă năđ nhăTiăvƠă-Ti v iăv ătríăc aăm tăs ăh păkim ........7
Hình 1.4 Minhăh aăs ăchuy năđ iăt ăHCPăsangăBCCătrongătitanănguyênăch t .............8
Hình 1.5 (a)ăThƠnhăph năc aăphaă ăvƠă ăsoăv iănhi tăđ ătrongăh păkimăTi64;ă
(b)L ngăc aăAlăvƠăVătrongăt ngăphaăsoăv iănhi tăđ ă .................................................10
Hình 1.6 S ăđ ătrìnhăbƠy s ăphátătri năc aăt ăch căt ăviătrongăh păkimă - ă ..............12
Hình 1.7 Cácăv tăli uăhƠnăđ căb ngăph ngăphápăhƠnămaăsátă .................................13
Hình 2.1 S ăđ ăcácăgiaiăđo năhƠnămaăsátăquay ............................................................ 24
Hình 2.2 Cácăgiaiăđo năhƠnămaăsátăquayăth căt .........................................................25
Hìnhă2.3ăăăMơămenăxo nătrongăhƠnămaăsátăquay ........................................................... 28
Hìnhă2.4ăăăCácăgiaiăđo nănhi tătrongăqătrìnhăhƠnămaăsátăquay ...................................28
Hìnhă2.5ăăăS ăđ ăminhăh aămơăhìnhădịngăch yăv tăli uătrong hàn ma sát ...................32
Hình 2.6 Quanăh ăgi aăápăl căvƠăt căđ ăquay trênănhi tăl ng...................................36
Hình 2.7 Nhi tăđ ăt iăm tăti păxúcă(z=0)ătheoăth iăgian..............................................36
Hình 3.1 Mơăhìnhăph năt ăh uăh năvƠăl iăph năt ....................................................42
Hìnhă3.2ăăăMơăhìnhăph năt ăh uăh năăl pătrongăABAQUS............................................50
Hìnhă3.3ăăăMơăhìnhăv tăli uăthi tăl pătrongăABAQUS...................................................51
Hìnhă3.4ăăă i uăki năbiênăthi tăl pătrongăABAQUS......................................................51
Hìnhă3.5ăăăK tăqu ămơăph ngăv ăphơnăb ănhi t ............................................................. 52
Hìnhă3.6ăăăK tăqu ămơăph ngăv ăphơnăb ă ngăsu tăvon-Mises .....................................52
Hìnhă3.7ăăăBi năthiênănhi tăđ ătrongăquáătrìnhăhƠnămaăsátăquay ....................................54
Hìnhă3.8ăăăS ăthayăđ iănhi tăđ ăt iăm tăti păxúcăc aăhaiăchiăti tăhƠn............................. 55
Hìnhă3.9ăăăS ăthayăđ iănhi tăđ ăt iăcácăv ătríăkhácănhau ................................................55
Hìnhă3.10ă nhăh ngăc aăth iăgianăgiaănhi tăđ nănhi tăđ ..........................................56
Hình 3.11 S ărútăng năchi uădƠiăchiăti tăhƠn .................................................................57
Hìnhă3.12ăBi năd ngăchi uădƠiătheoăápăl căhƠn ............................................................. 58
Hìnhă3.13ăBaăviaătheoăápăl căhƠn ..................................................................................58
Hìnhă3.14ăT căđ ăquayă nhăh ngălênăt căđ ăt ngănhi t ..............................................59
Hìnhă3.15ăTr ngă ngăsu tătrongăchiăti tăhƠnămaăsátăquay ...........................................60
Hình 3.16ăPhơnăb ă ngăsu tătheoăchi uădƠiăc aăchiăti t ................................................61
Hìnhă3.17ăPhơnăb ă ngăsu tătheoăph ngăh ngătơmăc aăchiăti t ................................ 61
Hình 4.1 M uăchiăti tăhƠn ............................................................................................ 63
Hình 4.2 Kínhăhi năviăquangăh c.................................................................................64
Hình 4.3 Máyăđánhăbóngăt ăđ ngăStruersăLabopol-5 .................................................65
Hình 4.4 Máyăđoăđ ăc ng ............................................................................................ 65
Hình 4.5 Camera nhi t h ng ngo i Flus-866 ............................................................. 66
Hình 4.6 S ăđ nguyên lý máy hàn ma sát quay ........................................................67
ix
Hình 4. 7 Nhi tăđ ăt iăth iăđi mătă=ă2ăsăt iăgiaoădi năhƠn ...........................................70
Hình 4. 8 T ăch căt ăviăt iăcácăv ătríăkhácănhauătrongăvùng hàn .................................71
Hình 4. 9 nhăh ngăc aăápăl căhƠnăđ năchi uăr ngăm iăhƠn ....................................74
Hình 4.10 nhăh ng c a áp l căhƠnăđ n chi u r ng m i hàn ....................................75
Hình 4.11 Cácăv ătríăđ căs ăd ngăđ ăđoăđ ăc ngăHVătrongăcácăm iăhƠn ...................76
Hình 4.12
c ngătheoăph ngăd c tr c x .................................................................78
Hìnhă4.13ăă ăc ngăđ căđoătheoăph ngăh ngătơm ..................................................79
Hình 4.14 M i quan h gi aăđ c ng và v tríătheoăph ngăd c tr căđiăquaătơm ........81
Hình 4.15 M i quan h gi aăđ c ng vào v tríătheoăph ngăh ng tâm ....................81
Hình 4.16 Các thí nghi m ki mătraăđ b n kéo khi nén ...............................................81
Hình 4.17 M u kéo theo tiêu chu n theo TCVN 197-1:2014 ......................................82
Hình 4.18 Các m u th nghi măđ b n kéo .................................................................83
Hình 4.19
ng cong ng su t-bi n d ng c a các v trí m i hàn trong m u s 01 ...83
Hình 4.20 V trí m t gãy c a các lát c t gi a và biên trong quá trình th đ b n kéo
.......................................................................................................................................84
Hình 4.21 nhăh ng c a thông s hƠnămaăsátălênăđ b n kéo ...................................85
Hình 4.22 nhăh ng c a thơng s hƠnămaăsátălênămơăđunăđƠnăh i............................ 87
Hình 4.23 nhăh ng c a thơng s hƠnămaăsátălênăđ giãn dài ...................................89
Hình 4.24 M căđ nhăh ng các thơng s đ năđ b n kéo ........................................95
Hình 4. 25 Kh n ngăđánhăgiáăđ u ra c aăcácăph ngăphápăquiăho ch th c nghi m ...97
Hình 4.26 Cácăđi m quy ho ch Taguchi k t h p qui ho ch b c 2 ............................... 98
Hình 4.27 Cácăđ ngăđ ngăm c.................................................................................101
Hình 4.28 Các bi uăđ b m t ph thu căđ b n kéo vào các thơng s cơng ngh ...102
Hình 4.29 Mi n giá tr t căđ quay n và áp l c hàn p khi t = 4s ................................103
Hình 4.30 Mi n giá tr t căđ quay n và áp l c hàn p khi t = 5s ................................103
Hình 4.31 Mi năgiáătr ăt căđ ăquayănăvƠăápăl căhƠnăpăkhiătă=ă6s ................................103
Hình 4.32 T ch c t vi m i hàn t iă uăv i n = 1 350 rpm, t = 5 s, P = 62,5 MPa ...105
Hình 4.33 M u th đ daiăvaăđ p ...............................................................................107
Hình 4.34 Thi t b th đ daiăvaăđ p ..........................................................................107
Hình 4.35
daiăvaăđ p c a các m u th ..................................................................108
x
DANH M C B NG BI U
B
c
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
B
ngă2.1 Thông s hàn ma sát h p kim titan Ti6Al4V c a m t s cơng trình nghiên
u ................................................................................................................................ 35
ngă2.2ăăDãy thơng s cơng ngh hàn ma sát dùng trong lu n án .............................. 37
ngă2.3ăăNhi tădungăriêngăc aăTi6Al4V......................................................................46
ngă3.1ăăMơăhìnhăv tăli uăJCăchoăh păkimăTi6Al4V ..................................................47
ngă3.2ăăH ăs ăd nănhi tăc aăTi6Al4V ........................................................................48
ngă3.3ăăNhi tădungăriêngăc aăTi6Al4V......................................................................49
ngă4.1ăăThƠnhăph năhóaăh căc aăTi6Al4V ................................................................ 64
ngă4.2ăăThơngăs ăth cănghi măhƠnămaăsátăquay........................................................69
ngă4.3 S ăli uăđoăđ ăc ngăHVăt iăcácăv ătríăkhácănhauăc aăm uăhƠnă01 ..................76
ngă4.4 K tăqu ăđoăgi iăh năb năkéo .........................................................................82
ngă4.5 B ngăm căgiáătr ăcácănhơnăt ........................................................................90
ngă4.6 B ngămaătr năquyăho chăL9ăvƠăk tăqu ăth cănghi m ...................................91
ngă4.7 Giáătr ăph năh iătrungăbình ............................................................................92
ngă4.8 Phân tích ANOVA ........................................................................................93
ngă4.9 B ngămaătr năquyăho chăvƠăk tăqu ăth cănghi m .........................................96
ngă4.10 Phơnătíchăph ngăsaiăph ngătrìnhăh iăquy .................................................98
ngă4.11ăB ngăthơngăs ăcơngăngh ăth cănghi mătrongămi năgiáătr ăt iă u ..............101
xi
DANH M C CÁC T
BCC
CAE
Body-centered cubic
Computer-aided engineering
PM
CWZ
CZ
HAZ
FEM
HCP
LFW
RFW
TMAZ
Parent metal
Centered welding zone
Central zone
Heat-affected zone
Finite element method
Hexagonal Close Packed
Linear friction welding
Rotary friction welding
Thermo-Mechanically Affected Zone
xii
VI T T T
C uătrúcăl păph ngătơmăkh i
Thi tăk ăk ăthu tăv iăs ăh ătr ă
c aămáyătính
Vùng hàn
Vùng hàn trung tâm
Vùng trung tâm
Vùngă nhăh ngănhi t
Ph ngăphápăph năt ăh uăh n
C uătrúcăsáuăph ngăx păch t
HƠnămaăsátăth ng
Hàn ma sát quay
Vùngă nhăh ngănhi tăc h c
DANH M C CÁC Kụ HI U
q0
A
µ
M
R
P(r)
vmax
pc
a
Tm
Tr
T0
Tmax
z
(W)
(m2)
r
h
(mm)
(mm)
(rad/s)
(mm/s)
v0
(N.m)
(mm)
(N/mm2)
(m/s)
(J/mm3 oC )
(mm2/s)
(oC)
(oC)
(oC)
(oC)
(mm)
Cơngăsu tănhi tătrênăđ năv ădi nătích
Di nătích
H ăs ămaăsát
Mơămentăxo n
Bánăkínhăchiăti tăhƠn
Ápăl căphơnăb
V năt cădƠiăl nănh t
H ăs ăh păth ănhi t
H ăs ăd nănhi t
Nhi tăđ ănóngăch yăc aăv tăli u
Nhi tăđ ămơiătr ng
Nhi tăđ ăbanăđ u
Nhi tăđ ăc căđ i
Kho ngăcáchătínhăt ăgiaoădi năhƠnătheoăph ngăh
tr c
V ătríătheoăph ngăh ngătơm
ăr ngăvùngăhƠn
V năt căgóc
T căđ ărútăng năchiăti tătheoăph ngăh ngătr c
xiii
ngă
M
U
Tính c p thi t c a lu n án
1.
Ti6Al4V là m t trong nh ng h păkimătitanăđ
s năl
c s d ng r ng rãi, chi m kho ng 45% t ng
ng titan tiêu th trong công nghi p. Ti6Al4V là v t li u nh , b năđ
c s d ng r ng
rãi trong máy bay, thi t b hƠngăkhôngăv ătr và nhi uăl nhăv c khác ch ng h nănh ălinhă
ki năxeăh i,ăd ng c y t , và các ngành cơng nghi p trang trí.ăTr
titan ho c h p kim titan l năđ
căđơy,ăm t kh i v t li u
c s d ngăđ gia công các chi ti t máy thơng qua các q
trình c t g t v t li u. Tuy nhiên, k thu t gia cơng này gây ra s lưngăphíăđángăk vì ph n
l n ngun li u b lo i b trongăqătrìnhăgiaăcơng.ă
ch t o t ph
ngăphápăhƠnăr tăđ
titanăđ b năcaoăth
đ
gi m thi u chi phí, các k t c uăđ
c quan tâm, tuy nhiên, vi c hàn nóng ch y các h p kim
ng d năđ năc ătínhăkém.ăHƠnămaăsátălƠăph
ngăphápăti măn ngăđ đ t
căđ cătínhăc ăh c. Bên c nhăđó,ăđ hàn các chi ti t tr đ c (ví d nh ătr c c a tua bin
khí c aămáyăbay)ăthìăcácăph
ngăphápăhƠnătruy n th ng là khơng phù h p.
Hi n nay, các nghiên c u v hàn ma sát quay Ti6Al4V đ
đ
c
c cơng b cịn r tăítăvƠăch aă
c báo cáo m t cách t ng th v s tácăđ ng c a các thông s công ngh đ năc ătínhăm i
hàn trong các nghiên c u th c nghi m.ăH năn a, vi c s d ng ph n m măđ mơ ph ng s
q trình hàn ma sát quay Ti6Al4V cịn h n ch . Q trình mô ph ng s này nh măxácăđ nh
s
nhăh
ng c a các thơng s qătrìnhăđ năc ătínhăm i hàn m t cách linh ho tăđ ti t
ki m chi phí th c nghi m.
2.
M c tiêu c a lu n án
Nghiên c uăđ căđi m và tính ch t c a m i hàn ma sát quay h p kim Ti6Al4V, nhăh
c a các thơng s cơng ngh chínhăđ n ch tăl
làm vi c phù h păđ m b o ch tăl
3.
Ph
ng
ng m i hàn và t đóătìmăraămi n thơng s
ng m i hàn.
ng pháp nghiên c u
Nghiên c u t ng h p lý thuy t công ngh hàn ma sát quay, mơ hình hóa q trình sinh
nhi t, ng x c ă- nhi t c a v t li u, lý thuy t bi n d ng d o b ng ph n m măCAE,ăph
1
ngă
pháp th nghi măc ătính,ăphân tích t ch c t vi c a m iăhƠn,ăph
ngăphápăquyăho ch th c
nghi m tìm các giá tr thông s công ngh t iă u.ăTrênăc ăs k t h păcácăph
ngăpháp
nghiên c u: Lý thuy t - Mô ph ng - Th c nghi măđ xácăđ nh b thơng s t iă uăchoăqă
trình hàn ma sát quay.
4. ụ ngh a khoa h c vƠ Ủ ngh a th c ti n c a lu n án
Ý ngh a khoa h c:
Lu năánăđưăxácăđ nhăđ
nhăh
c qui lu t quan h
ng c a các thông s công ngh hƠnăđ n
c ătínhăc a m i hàn ma sát quay h p kim titan Ti6Al4V. K t qu c a lu n án cho th y r ng
ph
ngăphápăhƠnămaăsátăquayălƠăph
ngăphápăhƠnăphùăh păđ hàn v t li u h p kim titan
Ti6Al4V v năd ăkhóăth c hi n hàn b ngăph
ngăphápăhƠnănóngăch y.
Ý ngh a th c ti n:
Các k t qu và k t lu n nh năđ
c t th c nghi mălƠăc ăs banăđ u cho vi c ti p t c tri n
khai nghiên c u và áp d ng công ngh hàn ma sát h p kim Ti6Al4V vào th c ti n nh m
m r ng ph m vi ng d ng c a h p kim titan Ti6Al4V.
5. Các đi m m i c a lu n án
5.1 Lu n án đưăxây d ng đ
c mơ hình s đ mơ ph ng quá trình hàn ma sát quay Ti6Al4V
s d ng ph n m m CAE. K t qu đ tăđ
c t mô ph ng s giúpăxácăđ nh vùng nh h
ng
c a các thông s hƠnăđ n nhi tăđ , bi n d ng và ng su t c a m i hàn ma sát quay. Nó góp
ph n gi m chi phí nghiên c u khi gi m thi u ph n l n các th c nghi m.
5.2 Lu n án đưăkh oăsátăc ătính c a m iăhƠnătheoăhaiăph
ngăh
ng tâm và d c tr c, k t
qu nghiên c u ch ng t r ng m i hàn ma sát quay có c tínhăkhơngăđ ng nh t gi a các
đi m trong m i hàn vƠăđ aăraăgi iăphápăđ gi m thi u s khôngăđ ngăđ u c a m i hàn.
5.3 Lu năánăxácăđ nhăđ
c mi n thông s làm vi căđ m b o ch tăl
quay h p kim Ti6Al4V.
2
ng m i hàn ma sát
6. N i dung nghiên c u
Ch tăl
ng c a m i hàn ma sát có liên quan ch t ch đ n các thông s công ngh hàn. S
thayăđ i c a m t trong các thông s công ngh hàn này có th d năđ n k t qu khác nhau
c a m i hàn. Các thông s công ngh hàn phù h p th
th c nghi m. Ph
trongătr
ng đ
căxácăđ nh thông qua nhi u
ngăphápăth c nghi m có hi u qu nh ngăchiăphíăcao,ăđ c bi tăđúngăcho
ng h p hàn các v t li u siêu h p kim có giá thành cao. V t li u h p kim titan
Ti6Al4V là v t li u có nhi u ng d ng ph bi n và có giá thành cao. Vì v y,ăđ nghiên c u
quá trình hàn ma sát quay h p kim titan Ti6Al4V, lu năánăđưăti n hành các nghiên c u mô
ph ng s k t h p v i phân tích th c nghi m nh măđ aăraăcác thông s công ngh phù h p
cho lo i h p kim này. Các n i dung nghiên c u c a lu năánănh ăsau:
N i dung 1, lu n án nghiên c u xây d ng mơ hình s c ă- nhi t dùngăđ mơ ph ng quá
trình hàn ma sát quay nh m d báo nhi tăđ , ng su t,ăđ r ng vùng ch u nh h
K t qu mô ph ng s đ
ng nhi t.
căđ aăraătrongăn i dung lƠăc ăs đ l a ch n các thông s công
ngh hàn cho quá trình hàn ma sát quay.
N i dung 2, lu n án nghiên c u th c nghi m và phân tích t ch c t vi c a m i hàn ma sát
quay và ki mătraăcácăc ătính c a m iăhƠnămaăsátănh ăđ c ng,ăđ b năkéoăvƠăđ daiăvaăđ p
c a m i hàn. T k t qu th c nghi m này, lu n án s xácăđ nh qui lu t quan h
nhăh
ng
c a các thông s công ngh hƠnăđ năc ătínhăc a m i hàn ma sát quay h p kim titan Ti6Al4V.
N i dung 3, lu n án đ aăra b thông s công ngh phù h p cho quá trình hàn ma sát quay
đ i v i Ti6Al4V đ
căxácăđ nh thông qua ph
3
ngăpháp qui ho ch th c nghi m.
CH
NG 1 NGHIÊN C U T NG QUAN V HÀN MA SÁT VÀ
V T LI U TI6AL4V
1.1 V t li u kim lo i và h p kim titan
Kim lo i và h p kim titan là v t li uălỦăt
ng cho các ng d ng c năđ b n cao, tr ngăl
ng
th păđ ng th i có kh n ngăch ngă nămịnăcao.ăCác thu c tính c a kim lo i và h p kim titan
có th đ
ph
căđi u ch nh trong quá trình x lý v t li u d a vào s chuy năphaă ă(c u trúc l p
ngătơmăkh i)ăsangăphaă ă(c uătrúcăsáuăph
ngăx p ch t) vƠăng
c l i. Vì v y, ph m vi
ng d ng c a h p kim titan trong các thi t b công nghi p là r t r ng l n. Chúng đ
cs
d ng ph bi n trong các ng d ng hàng không và v ătr , công nghi păxeăh i,ăd ng c y t
và các ngành công nghi p trang trí. Tuy nhiên, kh n ngăhƠnăkimălo i và các h p kim titan
l i là tr ng i l n đ m r ng ph m vi ng d ng c a chúng trong công nghi p. Kim lo i
này ph n ng nhanh và m nh v i không khí
thơngăth
tr ng thái nóng ch y, vì v y q trình hàn
ng c n khí b o v m i hàn n uăquiătrìnhăhƠnăđ
hàn nóng ch yăthơngăth
c th c hi n b ngăph
ngăphápă
ng. Bên c nhăđó,ătínhăd n nhi t kém c a titan làm cho th i gian
hƠnăt ngălênăn u s d ng các qui trình hàn có cơng su t nhi t th p ví d nh ăqătrìnhăhƠnă
TIG (hàn h quangăkhíătr ).ăCácăph
ngăphápăhƠnăv i chùm n ngăl
nh ăhƠnălaserăho căhƠnăchùmătiaăđi n t s kh c ph căđ
cănh
ng cao, ch ng h n
c đi m này. Tuy nhiên, t c
đ giaăt ngăvƠăsuyăgi m nhi tăđ l n do q trình nung nóng và làm ngu i c a v t li u x y
raătrongăqătrìnhăhƠnăn ngăl
ng cao này có th gây ra các v t n t t vi.ăDoăđó,ăkimălo i
và h p kim titan là m tăđ iăt
ng phù h p c aăph
lƠăph
ngăphápăhƠnă tr ng thái r n, tiêu bi u
ngăphápăhƠnămaăsát.
Ngày nay, các thành ph n và thi t b trong các ng d ng hàng không, v ătr đ
v t li u h p kim titan ngày càng nhi u và vì v y ph
hƠnăđ y h a h n có th đ
titan đ
c tìm th y
ngăphápăhƠnămaăsátălƠăph
c làm t
ngăphápă
c s d ng đ gia công và ch t o các thi t b lo i này. H p kim
nhi u b ph n trong máy bay và thi t b v ătr nh khung máy, các
b ph n trong đ ngăc ăvì titan nh nh ng cóăđ b n,ăđ d o dai cao [1]. Ph n l n các b
ph n này nh ăk t c u c a khung máy bay ho c thi t b v ătr , các ray gh và các thành ph n
4
khácătrongăđ ngăc ăturboăđ
c gia công t ph
r ngărưiătrênăcácămáyăbayăth
thi n m c tiêu th nhiên li u.ă
ngăphápăhƠn.
ngăc ăturboăđ
c s d ng
ngăm iăđ c i thi n hi u su tăquáătrìnhăđ t cháy nh m c i
ngăc ăturboăbaoăg m 4 b ph n chính,ăđó là: qu t, máy
nén, bu ngăđ t và tuabin. Tuabin và bu ngăđ t là các b ph n có nhi tăđ làm vi c caoăh nă
nên h p kim niken ho c h p kim s tăđ
c s d ng. H p kim titan ch y uăđ
c s d ng
cho các b ph n qu t và máy nén là các b ph n có nhi tă đ làm vi c th p h n (d
600 °C). Các thành ph n
i
b ph n này g m các cánh d n c a máy nén, các cánh qu t,ăđ aă
quay trung tâm c a máy nén và qu t, và có th c v đ ngă c đ
c ch t o t v t li u
Ti6Al4V. Các cánh d n c a máy nén khí hay cánh qu t c a qu t đ
quanh m tăđ aăquay trung tâm. Ph
ngăphápăhƠnămaăsátăđ
c b trí n m xung
c s d ngăđ g n nh ng cánh
d n ho c các cánh qu t nƠyăvƠoăđ aălàm vi c chính c a máy nén ho c qu t. Hàn ma sát
khu y dùng đ hàn các t m ph ng đ làm v đ ngăc , còn hàn ma sát quay và hàn ma sát
th ngăđ
c s d ngăđ hàn các cánh d n ho c cánh qu t vƠoăđ aăquay trung tâm, b ph n
này cịn đ
1.2
c g i là đ aăcơngătác và nó là b ph n quan tr ng trongăđ ng c ăturbo.
c tính c a kim lo i và h p kim titan
Titan là nguyên t kim lo i thu c nhóm IV c a h th ng phân lo i các nguyên t hóa h c
và có th
hai d ngăthùăhình:ăphaăanphaă( )ăcóăc u trúc mang tinh th sáuăph
(HCP)ăvƠăphaăbetaă( ) có c u trúc mang tinh th l păph
ngăx p ch t
ngătơmăkh i (BCC). Titan và h p
kim c a nó có th s h u nhi uăđ c tính khác nhau t hai d ng thù nói trên. D ng thù hình
( )ăcóăc u trúc HCP, có th chuy n thành d ngăthùăhìnhă( )ăcóăc u trúc BCC
nhi tăđ cao
h nănh ăHình 1.1a [2].
Kh n ngătitanăvƠăh p kim titan s h uăcácăđ c tính này ph thu c vào s
năđ nh,ăđ c tính
v tălỦăvƠăc ătínhăc aăhaiăphaănƠyătrongăkhiăđ c l p ho c k t h p l n nhau trong c u trúc t
vi (t ch c t vi). Các h p kim thu nă ăđ
c s d ng r ng rãi trong các ng d ng mà khơng
có s địiăh iăquáăđ c bi t v đ b nănh ngăt p trung nhi uăh năvƠoăkh n ngăch ngă nă
mòn. H păkimă ăậ ălƠăh păkimăcóăđ b n,ăđ d o dai t t ngay c khi làm vi c
nhi tăđ
cao khi n chúng tr nên h p d n trong các ng d ng hƠngăkhôngăv ătr và các ng d ng
khác.
5
a
c
a3
(1010)
0,466 nm
(110)
(1011)
a
a
a1
0,322 nm
(0001)
0,295 nm
a2
a) C uătrúcăHCPă( )ăvƠăBCCă( )ăc a h p kim Titan
b) Các lo i bi uăđ phaătitanăđ
c hình thành v i các nguyên t h p kim khác nhau
Hìnhă1.1ăC uătrúcăvƠăcácăphaăkhácănhauăc aăh păkimătitană[2]
Các gi năđ pha khác nhau c a h păkimătitanăđ
c trình bày nh Hình 1.1b. Nó mơ t
nh
h
ng c a các lo i h păkimăkhácălênăđ c tính c a h p kim titan. Gi năđ này cho th y r ng
s
năđ nh c a alpha ho c beta s t ngăn u có s b sung các h păkimăt
Do ph n l n t ch c tinh th c a titan
đ ng nh t do các ch đ tr
sáuăph
c ăb n
tănh ăđ
ngăx p ch t có 2 ch đ tr
.ăThơngăth
l ngătr ,ăvƠăng
ngă ng.
nhi tăđ phịngălƠăphaă ănênătitanăcó k t c u khơng
c trình bày trong Hình 1.2 [3]. Các tinh th kim lo i
t chính là m tătr
ng, n u m tătr
tăl ngătr
tăchínhălƠăc ăb n, thì ch đ tr
c l i. Tuy nhiên, hai ch đ tr
6
ho c m tătr
t
t th c p là m t
t có th ch t o ra ng su t d cătheoăh
ng
.ăDoăđó,ăn u ch riêng hai h th ngătr
t nƠyăkhơngăđ đi u ki n cho bi n d ng d o
đ ng nh t. Tuy nhiên, s k t tinh l i trong quá trình hàn ma sát h p kim titan có th
h
nh
ngăc ngănh ătácăđ ngăđ n t ch c t viăbanăđ u c a v t li u, d năđ năthayăđ i t ch c
t vi t i m iăhƠnăvƠăthayăđ iăc ătính c a v t li u.
c
<1123>
M tăchópă(1101)
M tăl ngătr (1100)
a3
<1120>
a2
M tăc ăs ă(0001)
a1
Hình 1.2 M tăph ngătr
tăhìnhăchópăb cănh tăvƠăb căhaiătrongăơăc ăb năHCP [2]
Nh ăđưănói,ătitanăvƠăh p kim c a nó có ái l c m nh v iăkhíăoxy,ănit ătrongăkhơngăkhíăvƠăc
hydro nên q trình hàn ph iăđ
c b o v đ kim lo i nóng ch y khơng ti p xúc v i chúng.
Trong quá trình hàn ma sát nhi tăđ
cao thì m iăhƠnăđ
c t o ra tr c ti p t i giao di n hàn, n uăn ngăl
c hàn thành cơng.
Vì tính d n nhi t c a titan và h p kim titan th p, nên vùng v t li u b nhăh
hàn ma sát quay là r t nh .ăQuáătrìnhăhƠnămaăsátăc ngăt o ra m t vùng nhăh
h căt
ngăđ
ngăđ i h p. Vùng nhăh
ng nhi tăc ăh căđ
ng nhi t trong
ng nhi tăc ă
căđ nhăngh aălƠăvùngăv t li u b bi n
d ng do nhi t và l c ép. Vùng này n m ti p giáp v i khu v c hàn. Trong quá trình hàn ma
sát, t ch c t vi c a v t li u vùng này có s thayăđ iăđángăk [4]. Khi nhi tăđ thayăđ i
trongăhaiăgiaiăđo n gia nhi t và làm ngu i c a quá trình hàn ma sát, h p kim titan có s
thayăđ i t pha ă(HCP)ăqua pha ă(BCC)ăvƠăng
c l i.
Hình 1.3 trình bày gi năđ pha c a các lo i h p kim titan, khi nhi tăđ t ngălênăđ n nhi t
đ thích h p, các tinh th chuy n sang pha ,ăkhiănhi tăđ gi m tùy theo t căđ gi m nhi t,
7
t ch c tinh th có th chuy năsangă ăho că ăậ . Các pha có th đ
c phân lo i theo các
phaă ,ăg nă ,ă ă+ă ,ăg nă ăvƠă ă[5].ăS phân chia gi a các các pha này có th đ
m căđ c a các ch t năđ nhă ăvƠă ătrongăh păkimă mƠănóăđ
đ
ngăc a nhơm và molypden.
c bi u th b ngăđ t
nhi tăđ phòng, kim lo i titan có t ch căsáuăph
ch t và có t l c/a = 1,587. Nó nh h năm t ít so v i t l c/a lỦăt
ph
c hi u theo
ngăx p ch t là c/a = 1,633. S tr
t có th x y ra
ngă
ngăx p
ng c a t ch c sáu
m tăc ăb n (0001), m tătr
t hình
chóp và m tăl ngătr nh ăHìnhă1.2.ăKhiăđ tăđ n nhi tăđ chuy năphaă ăkho ng 980 °C, titan
tr i qua quá trình thayăđ i c u trúc m ng tinh th thành pha có t ch căBCCănh ăđ
bƠyătrongăHìnhă1.4.ăPhaă ănƠyăđ
S tr
c gi s
c trình
năđ nhăchoăđ n nhi tăđ nóng ch y c a titan
tăđ i v iăgiaiăđo năphaă ălƠăkhá khác nhau. Các m t ph ngătr
t trong h p kim titan
ălƠă(110),ă(112)ăvƠă(123),ăv iăvect ăBurgersăthu c lo iă<111>.ă i u này phù h p v i các
t d ki n trong v t li u BCC [6].
Nhi tăđ
ch đ tr
Ms
+ ă
Mt
N ng đ ch t n đ nh
Ti-8Mn
Ti-13V-11Cr-3Al
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo
Ti-15Mo-5Zr-3Al
Ti-6Al-6V-2Sn
Ti-6Al-4V
Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo
Ti-10V-2Fe-3Al
Ti-8Al-1Mo-1V
Ti-5Al-2.5Sn
Hìnhă1.3ăGi n đ ăphaăc aăch tă năđ nhăTiăvƠă-Tiăv iăv ătríăc aăm tăs ăh păkimă[5]
8
K t c u c aăphaăHCPă ăđ
đ caoăth
ng tuân theo m t m i quan h trongăđóăcóăm
t m t h tăphaă ătr
vƠăvƠoătr
c hình thành trong quá trình phân h y c aăphaăBCCă ă nhi t
iăhaiăcáchătr
t có th hình thành
căđó.ăS bi năđ i k t c uăđóăph thu c vào k t c uăbanăđ u c aăphaă ă
ng ng su t và bi n d ng c c b xu t hi n trong quá trình ngu i [7]. H p kim
titan s khơng bi năđ iătheoăcáchăchínhăxácănh ătitanăngunăch t. B t k phaă ănƠoăđ
gi l i trong t ch c nhi tăđ phịngăđ u có th
nhăh
c
ngăđ n s bi năđ i trong quá trình
gia nhi t [8].
Hình 1.4 Minhăh aăs ăchuy năđ iăt ăHCPăsangăBCCătrongătitanănguyênăch tă[2]
1.2.1 Phân lo i h p kim Titan
Các nguyên t h p kim trong h p kim titan b chi ph i b i nhi tăđ chuy năphaă ăvƠădoăđóă
nóăc ngăph thu c vào s bi năđ i pha. Nhi tăđ chuy năphaă ăđ
nh t) mà t iăđóă100%ăphaă ăđ
1.2.1.1 ả p kim titan
c xem là nhi tăđ (th p
c hình thành [9].
và g n
Các h păkimătitană ăch a thu n m t ho c c hai nguyên t h păkimă ătrungătínhăvƠă ă n
đ nh, trong khi các h p kim g nă ăch a các ph n t
nguyên t
ă năđ nh cùng v i m tăl
ăd năđ n s giaăt ngănhi tăđ chuy năphaă ăc a h p kim titan g n .
9
ng nh
Các h p kim titan g nă ăth
ngăđ
c s d ngătrongăcácătuaăbinăkhíădoăcóăc ătínhăt t n u
nhi tăđ làm vi c trên 400 °C. N u nh ng h p kim này ngu i nhanh chóng, các t ch c h t
hình thoi m n s đ
c xu t hi n,ătrongăkhiăđóăqătrìnhăngu i ch măh năd năđ n các c u
trúc t mă ănhi uăh nă[10].
1.2.1.2 ả p kim titan - ( - titanium alloys)
Các h păkimătitană - ăch a h n h p c a c haiăphaă ăvƠă .ă
Ti6Al4V và Ti6Al2Zn4Zr6 là nh ng v t li u r t ph bi năđ
i di n v h p kim này là
c s d ng trong ngành hàng
khôngăv ătr và các ng d ng cao c păkhác.ăChúngăcóăđ căđi m c a c h păkimă ăvƠăh p
kimă ,ăc hai có kh n ngăđ nh d ng t tăvƠăcóăđ b n cao
đ b n khá t t
i uănƠyăcóăđ
nhi tăđ phịng và th m chí có
nhi tăđ cao.
călƠădoăngoƠiăphaă ăv t li uăđ
H păkimătitană - ăcóăc ătínhăr t t t
c t ngăc
nhi tăđ phòng và c
ng thêm v i (4 ậ 6)ă%ăphaă .
nhi tăđ th p,ăđi u này r t
quan tr ngăđ i v i m t s chi ti tăc ăkhíălƠmăvi c v i ch đ kh c nghi tănh ăcánhăqu t c a
đ ngăc ămáyăbay.ăNgoƠiăra,ăchúngăcóăkh n ngăch ngă nămịnăr t t tăvƠădoăđóăchiăphíăb o
trì r t th p. S d ăh păkimătitană - ăs h u các tính ch tăđ c bi t này là do c u trúc các t
ch c t vi c a h păkim.ă
quá trình x lý nhi t đ
t o thành h păkimă - ăv iăc ătínhăc n thi tănh ămongămu n thì
c th c hi n theo qui trình thích h păđ đi u khi n c u trúc và tr ng
thái c aăphaă .ăTuyănhiên,ănh
căđi m c a các h p kim - ănƠyălƠăkhóăhƠn.ă
X lý nhi t và ki m sốt các q trình x lý nhi t cho phép các h păkimănƠyăđ
đ phù h p v i nhi u nhu c u,ăđóălƠălỦădoăt i sao các h p kim này r tăđ
c thi t k
că aăchu ngăđ
ch t o các thi t b c ăkhí.ăN u nhi tăđ làm ngu i là trên nhi tăđ chuy năphaă ăs hình
thành m ngăchínhăph
ph
ng và các h păkimănƠyăc ngăcóăđ d o khá t t so v i m ng sáu
ngă[11].
1.2.1.3 ả p kim titan
Các h păkimănƠyăth
ng ch a m tăl
ng l n kim lo i là nh ng phân t đ
căxemălƠăphaă ă
năđ nh c th là vanadi (V) và molypden. Các kim lo i chuy n ti p này gi m nhi tăđ
chuy năphaă ăđ ng th iăc ngă năđ nhăphaă .ăNh ng h păkimă ăcóăkh n ngăt o hình t t
10