chế tạo hợp kim vô định hình bằng phương pháp làm nguội nhanh

Giới thiệu
PP chế tạo VL vô định hình
1. Cấu trúc vô định hình
2. Hợp kim vô định hình
Một số phương pháp chế tạo vật
liệu vô định hình.
Nội dung
PP làm nguội nhanh
1. Công nghệ nguội nhanh
2. Phương pháp nguội nhanh
3. Nhận xét
Giới thiệu
1. Cấu trúc vô định hình
Cấu trúc tinh thể là cấu trúc
Có tính trật tự xa
Tính chất sắp xếp tuần hoàn
Có dạng hình học, t
o
nc
xác định
Giới thiệu
1. Cấu trúc vô định hình
Cấu trúc vô định hình
Mang tính trật tự nhưng trong phạm vi rất hẹp
Gọi là trật tự gần
Giới thiệu

2. Hợp kim vô định hình
Hợp kim: nhiều nguyên tố và mang tính kim
loại (dẫn điện, dẫn nhiệt cao, dẻo, dễ biến dạng, có
ánh kim…)
Hợp kim có thể được tạo nên giữa các nguyên tố
kim loại với nhau, hay giữa nguyên tố kim loại và
phi kim loại.
Thành phần của các nguyên tố trong hợp kim
được biểu thị theo phần trăm khối lượng mỗi
nguyên tố. Tổng các thành phần trong hợp kim
luôn bằng 100%. Đôi khi người ta còn dùng tỷ lệ
phần trăm nguyên tử.
Giới thiệu
1. Hợp kim vô định hình
Vật liệu siêu bền
Hợp kim không có trật tự xa như kim loại tinh
thể thông thường
Sản xuất bằng kỹ thuật đúc và làm nguội nhanh
Là một vật liệu mới quan trọng trong nghiên
cứu vật liệu
Tính chất độc đáo, cấu trúc đặc biệt và được đánh
giá là loại vật liệu tiềm năng
PP chế tạo vật liệu vô định hình
Nguội nhanh từ thể lỏng
Bắn phá vật liệu nguồn bằng chùm điện tử
ion có năng lượng cao
Nghiền cơ học năng lượng cao
Thiêu kết áp lực cao từ bột hợp kim
PP chế tạo vật liệu vô định hình
Nguội nhanh từ thể lỏng

Là phương pháp được dùng phổ biến trong công
nghệ luyện kim.
Nguyên tắc là dùng một môi trường làm lạnh,
thu nhiệt của hợp kim nóng chảy tro ng thời gian
rất ngắn để chúng không kịp kết tinh trong quá
trình hóa rắn.
Phương pháp nguội nhanh phổ biến nhất là
phương pháp “nóng chảy – quay” .
PP chế tạo vật liệu vô định hình
Bắn phá vật liệu nguồn bằng chùm điện tử
ion có năng lượng cao
Nguyên lí của phương pháp này là dùng máy bắn
chùm điện tử hoặc ion có năng lượng cao vào kim
lọai, dưới tác động của lực bắn phá này cấu trúc tinh
thể trên bề mặt của kim lọai bị sai lệch về mạng bị
phá hủy họăc cấy thêm ion vào mạng tinh thế dẫn đến
cấu trúc trật tự trong tinh thể mất đi và xuất hiện
màng mỏng vô định hình trên bề mặt.
PP chế tạo vật liệu vô định hình
Nghiền cơ học năng lượng cao
Chế tạo vật liệu bằng phương pháp nghiền cơ
là một kĩ thuật xử lí bột khô và thường tổng hợp
cả hai pha: pha giả bền và pha bền vững. Kĩ thuật
nghiền cơ được phát hiện vào khoảng giữa thế kỷ
XX, để tổng hợp một tổ hợp hợp kim có các hạt
oxit phân tán nhằm tăng độ bền trong siêu hợp
kim nền Ni.
PP chế tạo vật liệu vô định hình
Thiêu kết áp lực cao từ bột hợp kim
Chế tạo bột kim loại, hợp kim hay phi kim có

thành phần đúng với yêu cầu ở dạng bột rắn và
mịn. Thường sản xuất bột kim loại theo phương
pháp nghiền, phun tia kim loại lỏng dưới áp lực
cao vào môi trường nguội nhanh, điện phân, hoàn
nguyên.
Tạo hình : theo thiết kế sản phẩm lấy các loại
bột theo tỉ lệ xác định và trộn lẫn thật đều rồi đưa
vào khuôn ép nén dưới áp lực 100 – 1000 MPa.
PP chế tạo vật liệu vô định hình
Thiêu kết áp lực cao từ bột hợp kim
Thiêu kết : Ép xong đem nung nóng đến nhiệt
độ và trong khoảng thời gian xác định trong chân
không hoặc trong môi trường khí bảo vệ. Sẽ xảy
ra quá trình kết tinh lại tạo ra các hạt mới đa
cạnh, các hạt liên kết bền vững với nhau làm tăng
cơ lý tính của sản phẩm đến giá trị mong muốn.
Có thể kết hợp ép tạo hình và thiêu kết đồng thời
vào 1 bước để đạt được mật độ cao nhất.
Phương pháp làm nguội nhanh
1. Công nghệ nguội nhanh
Công nghệ nguội nhanh (tiếng Anh: rapid
cooling, melt-spinning) hay còn được gọi là
phương pháp làm lạnh nhanh hoặc tôi nhanh
(rapid quench ing) là một công nghệ luyện kim
dùng để chế tạo các băng hợp kim hoặc kim
loại vô định hình bằng cách làm lạnh nhanh
hợp kim nóng chảy với tốc độ thu nhiệt rất lớn
(từ 10
4
K/s đến 10

7
K/s).
Phương pháp làm nguội nhanh
2. Phương pháp nguội nhanh
Phương pháp “Nóng chảy –quay”
(nguội nhanh trên trống quay)
Phương pháp nguội nhanh đơn
trục
Phương pháp nguội nhanh
hai trục
Phương pháp làm nguội nhanh
2. Phương pháp nguội nhanh
Phương pháp “nóng chảy – quay”
Dùng một trống quay
có bề mặt nhẵn bóng
Tốc độ cao làm môi trường
thu nhiệt hợp kim nóng chảy
Hợp kim được làm nóng chảy
trong nồi nấu bằng phương
pháp nóng chảy cảm ứng bằng
dòng điện cao tần
Dùng một dòng k hí nén
(thường là các kh í trơ để tránh
ôxi hóa) thổi hợp kim nóng
chảy lên bề mặt trống quay
Trống quay với tốc độ cao nên
hợp kim vừa bị làm lạnh
nhanh, vừa bị dàn mỏng kéo
thành băng dài

Thời gian thu nhiệt trong phương pháp này rất ngắn (tỉ lệ
nghịch với tốc độ quay của trống) chỉ cỡ 10
-3
đến 10
-2
giây
nên tốc độ l àm nguội có thể đạt tới từ 10
4
K/s đến 10
7
K/s, dễ
dàng tạo ra các hợp kim vô định hình dạng băng mỏng.
Phương pháp làm nguội nhanh
2. Phương pháp nguội nhanh
Phương pháp nguội nhanh đơn trục
Là phương pháp nguội nhanh
trên trống quay
Dùng một trống quay với tốc
độ cao
Hợp kim được phun trên bề
mặt trống nhờ vòi phun đặt
sát bề mặt
Phương pháp này dễ tiến hành và giá thành thấp nhưng có một
nhược điểm là dễ xảy ra sự sai khác về cấu trúc cũng như tính
chất bề mặt ở 2 phía của băng hợp kim đồng thời tính lặp lại về
chiều dày của hợp kim thường không cao.
Phương pháp làm nguội nhanh
2. Phương pháp nguội nhanh
Phương pháp hai trục
Là phương pháp nguội nhanh sử

dụng 2 trống quay đặt tiếp xúc
với nhau và quay ngược chiều
nhau
Hợp kim được làm lạnh giữa
2 khe của bề mặt trống, vừa
bị làm lạnh vừa bị cán ép nên
có độ dày rất chuẩn xác
Điểm khó của phương pháp
này là tính đồng bộ giữa hai
trống quay
Để chế tạo các băng hợp kim đặc biệt chứa các kim loại dễ bị
ôxi hóa, người ta có thể đặt cả hệ trong môi trường bảo vệ
(được hút chân không cao, và được nạp các khí bảo vệ).
Nhận xét
Phương pháp "nóng chảy-qu ay" được dùng để chế
tạo các hợp kim vô định hình, không thể chế tạo các
kim loại vô định hình vì kim loại tinh khiết có tốc độ
làm lạnh tới hạn rất cao.
Công nghệ nguội nhanh hiện đang được ứng dụng
rất rộng rãi để chế tạo các hợp kim dạng băng mỏng
có cấu trúc vô định hình. Ưu điểm của nó là đơn
giản, giá thành rẻ và kết hợp một cách liên tục các
công đoạn của kỹ thuật luyện kim nê n dễ dàng được
triển khai ở quy mô công nghiệp
Clip sản xuất băng hợp kim