BIẾN TÍNH HỢP KIM NHÔM ĐÚC A356 BẰNG KIM LOẠI ĐẤT HIẾM (có bản vẽ)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (15.8 MB, 153 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
BỘ MÔN KIM LOẠI VÀ HỢP KIM
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
BIẾN TÍNH HỢP KIM NHÔM ĐÚC A356
BẰNG KIM LOẠI ĐẤT HIẾM
SVTH: NGUYỄN ĐỨC TRƢỜNG SƠN V1203164
TRẦN HỮU PHÚ
LỚP:
VL12KL
GVHD: PGS. TS NGUYỄN NGỌC HÀ
Thành phố Hồ Chí Minh, 12/2016
V1202769
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
MSSV: V1203164 – Lớp: VL12KL
Trần Hữu Phú
MSSV: V1202769 – Lớp: VL12KL
Ngành: Kỹ thuật vật liệu
Bộ môn: Kim loại và hợp kim
1. Tên đề tài:
BIẾN TÍNH HỢP KIM NHÔM ĐÚC A356 BẰNG KIM LOẠI ĐẤT HIẾM
2. Nhiệm vụ của luận văn (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
- Tổng quan về kim loại đất hiếm và ứng dụng của kim loại đất hiếm trong luyện kim
- Tổng quan về các nghiên cứu liên quan đến ảnh hƣởng của kim loại đất hiếm đến cấu trúc
và tính chất của hợp kim nhôm đúc
- Thực nghiệm thăm dò ảnh hƣởng của kim loại đất hiếm đến kích thƣớc hạt, kích thƣớc
tinh thể nhánh cây và độ cứng của hợp kim nhôm A356 trong khuôn mẫu hóa khí và khuôn
kim loại.
- Kết luận và đề xuất.
3. Ngày giao nhiệm vụ luận văn:
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ luận văn:
5. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hà
Phần hƣớng dẫn: Toàn phần
Nội dung và yêu cầu LVTN đã đƣợc thông qua Bộ môn.
TP. HCM, ngày … tháng … năm 2017
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
NGƢỜI HƢỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên)
(Ký và ghi rõ họ tên)
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN:
Ngƣời duyệt (chấm sơ bộ) : .............................
Đơn vị: ............................................................
Ngày bảo vệ: ...................................................
Điểm tổng kết: ................................................
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
Tp. HCM, ngày … tháng … năm 2017
PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN
(Dành cho người hướng dẫn)
1. Họ và tên SV: Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
MSSV: V1203164 –Lớp: VL12KL
MSSV: V1202769 – Lớp: VL12KL
Trần Hữu Phú
Ngành (chuyên ngành): Kim loại và hợp kim
2. Đề tài:
BIẾN TÍNH HỢP KIM NHÔM ĐÚC A356 BẰNG KIM LOẠI ĐẤT HIẾM
3. Họ tên ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Ngọc Hà
4. Tổng quát về bản thuyết minh:
Số trang
: 158 trang
Số chƣơng
: 6 chƣơng
Số bảng số liệu
: 10 bảng
Số hình ảnh
: 177 hình
Số tài liệu tham khảo : tài liệu
Hiện vật (sản phẩm)
Phần mềm tính toán : ImageJ, Minitab
: Các mẫu đúc
5. Tổng quát về của bản vẽ:
Số bản vẽ: 0 bản vẽ 0 A0
Số bản vẽ vẽ tay:…0...
Số bản vẽ trên máy tính: 0 bản vẽ
6. Nhận xét:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
7. Đề nghị: Đƣợc bảo vệ
Bổ sung thêm để bảo vệ Không đƣợc bảo vệ
8. Câu hỏi SV phải trả lời trƣớc Hội Đồng (CBPB ra ít nhất 02 câu):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
9. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB): ......................
10. Điểm (Thang điểm 10):... /10
Ký tên (ghi rõ họ tên)
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
Tp. HCM, ngày … tháng … năm 2017
PHIẾU CHẤM BẢO VỆ LVTN
(Dành cho người phản biện)
1. Họ và tên SV: Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
MSSV: V1203164 –Lớp: VL12KL
MSSV: V1202769 – Lớp:
Trần Hữu Phú
VL12KL
Ngành (chuyên ngành): Kim loại và hợp kim
2. Đề tài:
BIẾN TÍNH HỢP KIM NHÔM ĐÚC A356 BẰNG KIM LOẠI ĐẤT HIẾM
3. Họ tên ngƣời phản biện: Ths Lê Quốc Phong
4. Tổng quát về bản thuyết minh:
Số trang
: 158 trang
Số bảng số liệu
: 10 bảng
Số tài liệu tham khảo : tài liệu
Hiện vật (sản phẩm)
Số chƣơng
: 6 chƣơng
Số hình ảnh
: 177 hình
Phần mềm tính toán: ImageJ, Minitab
: Các mẫu đúc
5. Tổng quát về của bản vẽ:
Số bản vẽ: 0 bản vẽ
Số bản vẽ vẽ tay:…0….
Số bản vẽ trên máy tính: 0 bản vẽ
6. Nhận xét:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
7. Đề nghị: Đƣợc bảo vệ Bổ sung thêm để bảo vệ
Không đƣợc bảo vệ
8. Câu hỏi SV phải trả lời trƣớc Hội Đồng (CBPB ra ít nhất 02 câu):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
9. Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB): ......................
10. Điểm (Thang điểm 10):... /10
Ký tên (ghi rõ họ tên)
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
LỜI CẢM ƠN
Trong dấu chân hành trình của mỗi con ngƣời, bên cạnh những nỗ lực của cá
nhân, thành công nào cũng luôn gắn liền với sự hỗ trợ và giúp đỡ từ những ngƣời bên
cạnh dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp.
Lời đầu tiên, chúng em xin phép gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy PGS.TS
Nguyễn Ngọc Hà, ngƣời thầy hƣớng dẫn chính của chúng em trong luận văn này. Xin
cám ơn thầy vì sự tận tâm mà thầy đã dành cho nhóm em. Thầy đã luôn theo sát mỗi
bƣớc đi, giúp nhóm định hƣớng và đáp ứng đƣợc các yêu cầu đối với một luận văn tốt
nghiệp đại học cần có. Bên cạnh đó, thầy vẫn luôn có mặt để hỗ trợ nhóm em trong
suốt quá trình thực hiện, truyền cho chúng em những kinh nghiệm của thầy, từ những
điều to lớn về mặt kiến thức cho đến những điều nhỏ nhặt nhƣ tiêu chuẩn trình bày
luôn đƣợc thầy góp ý một cách đầy đủ nhất.
Thứ hai, nhóm xin gửi lời cảm ơn đến chú Trung, anh Thiện, anh Trí, là những
ngƣời trực tiếp tài trợ về nguyên vật liệu và một số thiết bị cho chúng em, giúp nhóm
có thể tiết giảm đƣợc một khoảng chi phí khá lớn trong quá trình thực hiện luận văn.
Ngoài ra nhóm cũng xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô ở bộ môn Kim loại và Hợp
kim khoa Công nghệ vật liệu, đặc biệt là thầy Lê Quốc Phong, cô Lƣơng Thị Quỳnh
Anh, thầy Trần Văn Khải, đã hỗ trợ và hƣớng dẫn nhóm em trong quá trình sử dụng
các thiết bị và phòng thí nghiệm. Cảm ơn bạn bè và các em sinh viên nhóm nghiên cứu
đã phụ giúp mình trong quá trình làm thí nghiệm, dịch thuật tài liệu và viết luận văn.
Cuối cùng, lời cảm ơn đặc biệt nhất của nhóm muốn gửi đến gia đình, đặc biệt là
ba mẹ. Cám ơn ba mẹ đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất để tụi con có cơ hội học tập
và đi đƣợc đến ngày hôm nay. Cám ơn những lời động viên của ba mẹ, sự tin tƣởng và
tôn trọng tuyệt đối của ba mẹ dành cho các quyết định của tụi con trong con đƣờng lựa
chọn tƣơng lai của chính mình.
Chúc thầy PGS. TS Nguyễn Ngọc Hà, tập thể giảng viên, công viên chức trƣờng
Đại học Bách Khoa TP.CHM và bạn bè có thật nhiều sức khỏe và đạt đƣợc nhiều
thành công trong sự nghiệp và cuộc sống.
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
I
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Chúc trƣờng Đại học Bách Khoa TP.HCM sẽ không ngừng phát triển hơn nữa,
đào tạo đƣợc nhiều thế hệ sinh viên ƣu tú đóng góp cho quá trình phát triển của Đất
nƣớc.
Tp HCM, ngày 4 tháng 1 năm 2017
Trần Hữu Phú
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
II
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thập kỉ qua, việc sử dụng nguyên tố kim loại đất hiếm, đặc biệt là La, Ce,
Nd, Y, Sc và hỗn hợp kim loại đất hiếm trong hợp kim nhôm đã đƣợc nghiên cứu rộng
rãi. Những kết quả nghiên cứu cho thấy rằng cấu trúc tế vi của hợp kim nhôm đã đƣợc
biến tính, tính chất cơ học và tính chất khác nhƣ tính dẫn điện và chống ăn mòn của
hợp kim đƣợc cải thiện rất tốt. Sự ảnh hƣởng của nguyên tố kim loại đất hiếm trong
hợp kim nhôm rất rõ ràng. Kim loại đất hiếm rất nhạy với phản ứng hoá học, chúng có
thể phản ứng dễ dàng với khí, tạp chất và nền cơ bản trong hợp kim nhôm nhƣ khử khí
và xỉ. Đồng thời, hợp chất đất hiếm mà có điểm nhiệt độ nóng chảy cao và ổn định có
thể thay đổi cấu trúc và cải thiện tính chất của hợp kim nhôm.
Nhận thấy đƣợc vấn đề, thầy PGS.TS Nguyễn Ngọc Hà đã phân công cho nhóm
em tiến hành các thí nghiệm nghiên cứu mức độ ảnh hƣởng của kim loại đất hiếm
(Hợp kim của Lathanium và Cerium) và từ đó thực hiện so sánh đánh giá để chọn ra
đƣợc hàm lƣợng nguyên tố đất hiếm tác động tích cực nhất đến hợp kim nhôm.
Các hàm lƣợng đất hiếm đƣợc xác định dựa trên các hàm lƣợng đã đƣợc nghiên cứu
trƣớc đây, sau đó so sánh và đánh giá bằng cách đúc thử nghiệm hợp kim nhôm A356
trong khuôn kim loại và khuôn mẫu hoá khí. Sau khi đúc thử nghiệm, tiến hành đánh
giá tổ chức tế vi và độ cứng của mẫu. Từ đó so sánh và đánh giá hàm lƣợng nguyên tố
đất hiếm tối ƣu nhất để biến tính hợp kim nhôm A356.
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
III
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
TÓM TẮT NỘI DUNG
Chƣơng 1: Trình bày đại cƣơng về kim loại đất hiếm(khái niệm về nguyên tố kim
loại đất hiếm, lịch sử phát triển và ứng dụng của nguyên tố kim loại đất hiếm), các ứng
dụng cơ bản của kim loại đất hiếm trong luyện kim và tình hình nghiên cứu và ứng
dụng KLĐH trong luyện kim ở Việt Nam, đại cƣơng về A356, đặt vấn đề và nêu rõ
nhiệm vụ và nội dung cơ bản của luận văn.
Chƣơng 2: Tổng quan về các nghiên cứu về ảnh hƣởng của KLĐH đặc biệt là hai
nguyên tố KLĐH Lanthanium và Cerium đến cấu trúc và tính chất của hợp kim nhôm
A356 và các mác tƣơng đƣơng, từ đó đƣa ra kết luận về ảnh hƣởng của Lanthannium
và Cerium đến hợp kim nhôm A356 theo các nghiên cứu hiện có.
Chƣơng 3: Cơ sở lý thuyết giải thích cơ chế tác động của KLĐH tới hợp kim
nhôm bằng việc tinh luyện tinh thể nhánh cây, sự hòa tan La và Ce và dự đoán các hợp
chất tạo thành của KLĐH bằng các giản đồ trạng thái, cơ chế của sự tinh luyện làm
nhỏ hạt, cơ chế của sự biến đổi hình thái, cơ chế khử khí của KLĐH
Chƣơng 4: Nguyên phụ liệu, trang thiết bị dùng trong thực nghiệm, giới thiệu
phần mềm phân tích kích thƣớc hạt ImageJ và Minitab, nêu lên quy trình thí nghiệm
chung, quy trình pha sơn nhúng mẫu, quy trình chế tạo hợp kim nhôm A356, quy trình
nấu đúc, lựa chọn các thông số cho thí nghiệm, phƣơng pháp đánh giá kích thƣớc hạt,
phƣơng pháp đánh giá độ cứng.
Chƣơng 5: Phân tích và đánh giá kích thƣớc hạt tại ba vị trí khác nhau, phân tích
kích thƣớc tinh thể nhánh cây, đo độ cứng, sau đó phân tích kết quả và đánh giá kết
quả thu đƣợc, cuối cùng đƣa ra kết luận và kiến nghị cho luận văn.
Chƣơng 6: Kết luận và kiến nghị. Từ kết quả của các thí nghiệm trên ta rút ra kết luận
về sự ảnh hƣởng của KLĐH đối với hợp kim đúc nhôm A356. Đồng thời, kiến nghị
trong việc nghiên cứu sâu hơn về sự thay đổi các tính chất khác của hợp kim nhôm đúc
A356 với sự có mặt của KLĐH.
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
IV
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
MỤC LỤC
CHƢƠNG 1. MỞ ĐẦU ...................................................................................................1
1.1. Khái niệm về kim loại đất hiếm ...............................................................................1
1.1.1. Khái niệm về nguyên tố kim loại đất hiếm ........................................................... 1
1.1.2. Lịch sử phát triển và ứng dụng của nguyên tố kim loại đất hiếm ......................... 4
1.2. Ứng dụng của nguyên tố kim loại đất hiếm trong luyện kim ...................................6
1.2.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng kim loại đất hiếm trong luyện kim ở Việt
Nam ...............................................................................................................................11
1.3. Đại cƣơng về hợp kim nhôm A356 ........................................................................11
1.3.1. Sơ lƣợc về nhôm và hợp kim nhôm đúc .............................................................. 11
1.3.2. Cơ tính và chế độ nhiệt luyện hợp kim nhôm A356 ........................................... 16
1.4. Đặt vấn đề ...............................................................................................................19
1.5. Nhiệm vụ và nội dung cơ bản luận văn ..................................................................20
1.5.1. Nhiệm vụ ............................................................................................................. 20
1.5.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 20
CHƢƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI .21
CHƢƠNG 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..............................................................................39
3.1. Sự tinh luyện tinh thể nhánh cây của kim loại đất hiếm ........................................39
3.1.1. Hình thành và phát triển tinh thể nhánh cây........................................................ 39
3.2. Sự hoà tan La và Ce vào hợp kim nhôm đúc..........................................................42
3.3. Tác dụng làm nhỏ hạt của nguyên tố kim loại đất hiếm.........................................46
3.4. Cơ chế của sự biến đổi hình thái ............................................................................47
3.5. Cơ chế khử khí của KLĐH .....................................................................................48
CHƢƠNG 4. THỰC NGHIỆM .....................................................................................49
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
V
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
4.1. Mục tiêu và nội dung thực nghiệm .........................................................................49
4.1.1. Mục tiêu quá trình thực nghiệm .......................................................................... 49
4.1.2. Nội dung thực nghiệm ......................................................................................... 49
4.1.3. Phƣơng pháp nghiên cứu và đánh giá ................................................................. 49
4.2. Nguyên phụ liệu dùng trong thí nghiệm .................................................................50
4.2.1. Cát làm khuôn...................................................................................................... 50
4.2.2. Mẫu xốp polystyren ............................................................................................. 51
4.2.3. Chất sơn mẫu ....................................................................................................... 52
4.2.4. Kim loại đất hiếm ................................................................................................ 53
4.2.5. Trợ dung che phủ khi nấu luyện .......................................................................... 53
4.2.6. Nhôm sạch ........................................................................................................... 54
4.3. Trang thiết bị (Còn thiếu khuôn kim loại) (Khuôn làm bằng thép C20) ................55
4.3.1. Khuôn ép mẫu...................................................................................................... 55
4.3.2. Lò điện trở ........................................................................................................... 56
4.3.3. Thiết bị rung ........................................................................................................ 56
4.3.4. Hòm khuôn .......................................................................................................... 57
4.3.5. Thiết bị hút chân không ....................................................................................... 58
4.3.6. Một số trang thiết bị khác .................................................................................... 58
4.3.7. Nhóm thiết bị dùng cho thí nghiệm soi kim tƣơng ............................................. 60
4.4. Phần mềm phân tích kích thƣớc hạt: ......................................................................61
4.4.1. Các phƣơng pháp phân tích kích thƣớc hạt ......................................................... 61
4.4.2. Phần mềm ImageJ và ứng dụng........................................................................... 62
4.5. Quy trình thí nghiệm chung ....................................................................................63
4.6. Quy trình pha sơn nhúng mẫu: ...............................................................................63
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
VI
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
4.7. Quy trình chế tạo hợp kim nhôm A356 ..................................................................65
4.8. Quy trình nấu đúc ...................................................................................................65
4.9. Lựa chọn các thông số thí nghiệm: .........................................................................66
4.9.1. Lựa chọn chiều dày sơn ....................................................................................... 66
4.9.2. Lựa chọn nhiệt độ rót, độ chân không, hƣớng rót kim loại ................................. 67
4.9.3. Lựa chọn tần số rung và biên độ rung ................................................................. 67
4.10. Lựa chọn thời gian giữ chân không, rung, và giữ vật đúc trong khuôn, lựa chọn
%KLĐH đƣa vào ...........................................................................................................67
4.10.1. Bảng tổng hợp các thông số thí nghiệm ............................................................ 68
4.11. Phƣơng pháp đánh giá độ cứng ............................................................................69
4.11.1. Nguyên lý đo độ cứng Brinell ........................................................................... 70
4.12. Phƣơng pháp đánh giá kích thƣớc hạt ..................................................................72
4.12.1. Các bƣớc cơ bản đánh giá kích thƣớc hạt và kich thƣớc nhánh cây ................. 72
CHƢƠNG 5. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN ...................................76
5.1. Đúc thực nghiệm ....................................................................................................76
5.2. Phân tích tổ chức của ảnh chụp tổ chức tế vi .........................................................77
5.3. Kết quả soi kim tƣơng và phân tích hạt ..................................................................79
5.3.1. Phƣơng pháp đúc khuôn mẫu hoá khí (Ảnh chụp tại tâm) .................................. 79
5.3.2. Phƣơng pháp đúc khuôn kim loại (ảnh chụp tâm) .............................................. 84
5.3.3. Phƣơng pháp đúc khuôn mẫu hoá khí (Ảnh chụp tại giữa tâm và biên) ............. 90
5.3.4. Phƣơng pháp đúc trong khuôn kim loai (Ảnh chụp tại giữa tâm và biên) .......... 96
5.3.5. Phƣơng pháp đúc khuôn mẫu hoá khí (Ảnh chụp tại biên) ...............................102
5.3.6. Phƣơng pháp đúc khuôn kim loại (Ảnh chụp tại biên) .....................................108
5.3.7. Tinh thể nhánh cây (Ảnh chụp tại tâm) .............................................................113
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
VII
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
5.4. Kết quả thực nghiệm.............................................................................................119
5.5. Kết quả đo độ cứng Brinell...................................................................................121
CHƢƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................123
6.1. Kết luận.................................................................................................................123
6.2. Kiến nghị ..............................................................................................................123
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
VIII
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Quặng kim loại đất hiếm ..................................................................................1
Hình 1.2 Giản đồ pha Al – Si và các dạng tổ chức .......................................................12
Hình 1.3 Ảnh hƣởng của %Si tới cơ tính của Silumin ..................................................14
Hình 1.4 Thay đổi cơ tính của Silumin đã biến tính 1 và chƣa biến tính 2 phụ thuộc
vào thành phần Silic trong khuôn cát, 3 đúc trong khuôn kim loại không biến tính [4]
.......................................................................................................................................15
Hình 1.5 Tổ chức tế vi hợp kim Al – Si (a. trƣớc biến tình, b. sau khi biến tính) [5] ...16
Hình 1.6 Pha liên kim β (Al5FeSi) có dạng tấm thô làm giảm đáng kể cơ tính ...........17
Hình 1.7 Tổ chức dạng hạt và nhánh cây trong mẫu hợp kim A356 khi làm nguội với
tốc độ 0.6 0C/s ................................................................................................................18
Hình 1.8 Tổ chức dạng hạt và nhánh cây trong mẫu hợp kim A356 khi làm nguội với
tốc độ 0.6 0C/s (quan sát vùng cùng tinh) ......................................................................19
Hình 1.9 Tổ chức tế vi của mẫu A356 khi làm nguội với tốc độ 0,2o C/s [25] .............19
Hình 2.1 Ảnh hƣởng của việc bổ sung Ce vào hợp kim AlSi17 trong nghiên cứu của
Stanislav Kores [14] ......................................................................................................25
Hình 2.2 Cấu trúc tế vi của hợp kim AlSi17 (a) và hợp kim với 1% khối lƣợng Ce
thêm vào (b)trong nghiên cứu của Stanislav Kores [14] ...............................................27
Hình 2.3 Đƣờng nguội và đƣờng nguội khác nhau của hợp kim A380 với 0.01% Ce và
đặc tính nhiệt độ đã đƣợc kí hiệu, theo nghiên cứu của M. Voncina [11] ....................28
Hình 2.4 Ảnh hƣởng của việc bổ sung La và La+Sr vào chiều dài trung bình hạt Si
trong hợp kim 356 ( ngôi sao đặc: hợp kim cơ sở chƣa biến tính và ngôi sao rỗng: hợp
kim cơ sở biến tính Sr) theo nguyên cứu của Emad M. Elgallad [21] ..........................36
Hình 2.5 Ảnh hƣởng của việc thêm Ce và Ce+Sr đến chiều dài trung bình hạt Si trong
hợp kim 356 theo nguyên cứu của Emad M. Elgallad [21] ...........................................36
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
IX
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 2.6 Ảnh hƣởng của La+Ce và La+Ce+Sr vào chiều dài trung bình hật Si trong
hợp kim 356 ...................................................................................................................37
Hình 3.1 Tinh thể nhánh cây và nguyên nhân hình thành .............................................39
Hình 3.2 Tác động của mức độ bổ sung Al-5Ti-0.25C-2RE và thời gian duy trì SDAS
của A356[9] ...................................................................................................................40
Hình 3.3 Giản đồ trạng thái Si-Ce: ................................................................................44
Hình 3.4 Giản đồ trạng thái Si-La .................................................................................44
Hình 3.5 Giản đồ trạng thái Al-Ce ................................................................................45
Hình 3.6 Giản đồ trạng thái Al-La.................................................................................46
Hình 3.7 Cơ chế tác động của kim loại đất hiếm đến sự biến đổi thù hình của tinh thể
.......................................................................................................................................48
Hình 4.1 Các loại hình dạng hạt cát thạch anh ..............................................................51
Hình 4.2 Hình dạng và kích thƣớc mẫu xốp dùng trong thí nghiêm .............................52
Hình 4.3 Kim loại đất hiếm dùng trong nghiên cứu ......................................................53
Hình 4.4 Trợ dung che phủ nấu nhôm ...........................................................................54
Hình 4.5 Lò điện trở ......................................................................................................56
Hình 4.6 Sơ đồ thiết bị rung trong công nghệ đúc mẫu hóa khí....................................56
Hình 4.7 Thiết bị rung (trái) và biến tần (phải) .............................................................57
Hình 4.8 Hòm khuôn .....................................................................................................57
Hình 4.9 Thiết bị hút chân không ..................................................................................58
Hình 4.10 Ống pha sơn (trái) và Cân điện tử (phải) ......................................................58
Hình 4.11 Cân đồng hồ và mấy khấy ............................................................................59
Hình 4.12 Cốc đo độ nhớt .............................................................................................59
Hình 4.13 Thiết bị sấy mẫu xốp sau khi sơn .................................................................59
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
X
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 4.14 Cƣa kim loại (trái); máy mài thô (phải)........................................................60
Hình 4.15 Máy đánh bóng (trái); kính hiển vi quang học .............................................60
Hình 4.16 Máy đo độ cứng Brinell ................................................................................61
Hình 4.17 Phần mềm ImageJ.........................................................................................62
Hình 4.18 Quy trình thí nghiệm chung ..........................................................................63
Hình 4.19 Sơn sau khi khấy và cách đo độ nhớt ...........................................................64
Hình 4.20 Mẫu sau khi đƣợc nhúng sơn và sấy khô .....................................................65
Hình 4.21 Vết đo Brinell ...............................................................................................70
Hình 4.22 Quy trình đo độ cứng Brinell ........................................................................71
Hình 5.1 Mẫu đúc ..........................................................................................................76
Hình 5.2 Giản đồ trạng thái Al-Si với dƣờng thẳng màu đỏ ứng với hợp kim nhôm
A356 ( % Si 6.5 - 7% ) và vòng tròn thể hiện tổ chức kết tinh của hợp kim này .........77
Hình 5.3 Ảnh chụp mẫu 9 đúc bằng phƣơng pháp đúc mẫu hóa khí với tổ chức kết tinh
là α + (α + Si) .................................................................................................................78
Hình 5.4 Ảnh chụp mẫu 9 đúc bằng phƣơng pháp đúc trong khuôn kim loại với tổ
chức kết tinh là α + (α + Si) ...........................................................................................78
Hình 5.5 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ..........................................79
Hình 5.6 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .........................................79
Hình 5.7 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ..........................................80
Hình 5.8 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .........................................80
Hình 5.9 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ..........................................80
Hình 5.10 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................81
Hình 5.11 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................81
Hình 5.12 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................81
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XI
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 5.13 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................82
Hình 5.14 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................82
Hình 5.15 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................82
Hình 5.16 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................82
Hình 5.17 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................83
Hình 5.18 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................83
Hình 5.19 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................83
Hình 5.20 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................83
Hình 5.21 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................84
Hình 5.22 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................84
Hình 5.23 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................84
Hình 5.24 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................85
Hình 5.25 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................85
Hình 5.26 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................85
Hình 5.27 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng imagej ........................................86
Hình 5.28 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................86
Hình 5.29 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................86
Hình 5.30 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................87
Hình 5.31 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................87
Hình 5.32 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................87
Hình 5.33 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................88
Hình 5.34 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................88
Hình 5.35 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................88
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XII
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 5.36 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................89
Hình 5.37 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................89
Hình 5.38 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................89
Hình 5.39 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................90
Hình 5.40 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................90
Hình 5.41 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................90
Hình 5.42 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................91
Hình 5.43 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................91
Hình 5.44 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................91
Hình 5.45 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................92
Hình 5.46 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................92
Hình 5.47 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................92
Hình 5.48 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................93
Hình 5.49 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................93
Hình 5.50 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................93
Hình 5.51 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................94
Hình 5.52 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................94
Hình 5.53 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................94
Hình 5.54 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................94
Hình 5.55 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................95
Hình 5.56 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................95
Hình 5.57 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................95
Hình 5.58 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................95
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XIII
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 5.59 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................96
Hình 5.60 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................96
Hình 5.61 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................96
Hình 5.62 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................97
Hình 5.63 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................97
Hình 5.64 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................97
Hình 5.65 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................98
Hình 5.66 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................98
Hình 5.67 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................98
Hình 5.68 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................99
Hình 5.69 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .......................................99
Hình 5.70 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .......................................99
Hình 5.71 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................100
Hình 5.72 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................100
Hình 5.73 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................100
Hình 5.74 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................101
Hình 5.75 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................101
Hình 5.76 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................101
Hình 5.77 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................102
Hình 5.78 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................102
Hình 5.79 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................102
Hình 5.80 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................103
Hình 5.81 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................103
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XIV
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 5.82 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................103
Hình 5.83 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................104
Hình 5.84 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................104
Hình 5.85 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................104
Hình 5.86 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................105
Hình 5.87 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................105
Hình 5.88 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................105
Hình 5.89 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................106
Hình 5.90 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................106
Hình 5.91 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................106
Hình 5.92 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................107
Hình 5.93 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................107
Hình 5.94 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................107
Hình 5.95 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................108
Hình 5.96 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................108
Hình 5.97 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................108
Hình 5.98 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt .....................................109
Hình 5.99 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ .....................................109
Hình 5.100 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................109
Hình 5.101 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................110
Hình 5.102 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................110
Hình 5.103 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................110
Hình 5.104 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................111
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XV
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 5.105 Ảnh soi kim tƣơng ....................................................................................111
Hình 5.106 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................111
Hình 5.107 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................112
Hình 5.108 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................112
Hình 5.109 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................112
Hình 5.110 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................113
Hình 5.111 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................113
Hình 5.112 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................113
Hình 5.113 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................114
Hình 5.114 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................114
Hình 5.115 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................114
Hình 5.116 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................114
Hình 5.117 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................115
Hình 5.118 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................115
Hình 5.119 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................115
Hình 5.120 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................116
Hình 5.121 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................116
Hình 5.122 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................116
Hình 5.123 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................117
Hình 5.124 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................117
Hình 5.125 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................117
Hình 5.126 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................117
Hình 5.127 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................118
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XVI
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
Hình 5.128 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................118
Hình 5.129 Ảnh soi kim tƣơng và ảnh phân tích bằng ImageJ ...................................118
Hình 5.130 Kích thƣớc hạt và biểu đồ phân bố kích thƣớc hạt ...................................118
Hình 5.131 Biểu đồ kích thƣớc hạt tại tâm, biên và giữa tâm - biên...........................119
Hình 5.132 Biểu đồ tinh thể nhánh cây tại biên ..........................................................120
Hình 5.133 Kết quả đo độ cứng Brinell ......................................................................121
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XVII
Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trần Hữu Phú – Nguyễn Đức Trƣờng Sơn
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Tính chất nguyên tử của KLĐH ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển [1] ...2
Bảng 1.2 Thành phần hợp kim A356 ............................................................................17
Bảng 2.1 Đặc tính nhiệt đọ của sự đông đặc từ STA, theo nghiên cứu của M. Voncina
[11].................................................................................................................................28
Bảng 3.1 Thành phần La và Ce trong KLĐH để khảo sát sự biến tính hợp kim nhôm
A356. .............................................................................................................................43
Bảng 4.1 Tóm tắc thiết bị dùng trong đúc mẫu hóa khí ................................................55
Bảng 4.2 Thiết bị dùng trong thí nghiệm soi kim tƣơng ...............................................60
Bảng 4.3 Thông số độ nhớt và thời gian nhúng: ...........................................................66
Bảng 4.4 Giá trị thành phần KLĐH và phƣơng pháp đúc trong các thí nghiệm ...........68
Bảng 4.5 Các thông số cố định ......................................................................................69
Bảng 4.6 Các thang đo Brinell với hệ số L/D2 khác nhau .............................................72
GVHD: PGS.TS NGUYỄN NGỌC HÀ
XVIII
