Precipitation hardening Hoá bền phân tán

Người thực hiên: Nguyễn Trọng Vũ

HÓA BỀN PHÂN TÁN
PRECIPITATION
HARDENING


NỘI DUNG THẢO LUẬN:
I. SỰ RA ĐỜI CỦA HÓA BỀN PHÂN TÁN
II. HÓA BỀN PHÂN TÁN:
1. Định nghĩa.
2. Cơ chế hóa bền của hóa bền phân tán
3. Quy trình công nghệ của hóa bền phân tán.
III. VÍ DỤ


I. SỰ RA ĐỜI CỦA HÓA

BỀN PHÂN TÁN
Kim loại ở trạng thái rắn có cấu tạo mạng tinh thể tức là nguyên tử hay ion
sắp xếp có quy luật trong không gian và trật tự tuần hoàn theo một thứ tự nhất
định.

Khuyết tật lệch đóng vai trò quan trọng trong việc làm giảm cơ tính của
kim loại


Xu
hướng
tăng
cường

cơ
Tính
kim
loại

Loại bỏ tối đa lệch, đưa mạng tinh thể về dạng
lý tưởng ( ko khuyết tật)

Giữ hoặc tăng số lượng lệch đồng thời lợi
dụng lệch để gia tăng độ cứng của kim loại.


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN

I. HÓA BỀN PHÂN TÁN LÀ GÌ?

Hóa bền phân tán là công tác
xử lý nhiệt vật liệu kim loại
nhằm tạo ra các hạt phân tán
có kích thước rất nhỏ phân tán
đồng đều trong cấu trúc hạt
kim loại của kim loại khác
( kim loại nền) nhằm gây cản
trở sự chuyển động của lêch
qua đó làm tăng cơ tính kim
loại.


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN
Cơ chế của hóa bền phân tán:

Nguyên nhân gây giảm cơ
tính kim loại:
-Do sự tồn tại, phát triển
và di chuyển của lệch
trong mạng tinh thể.

Biện pháp khắc phục:
Dùng các hạt tinh thể của
pha phân tán để ngăn cản
chuyển động của lệch,
ngăn chặn sự biến dạng
của tinh thể kim loại


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN

- Mật độ hạt phân tán càng nhiều và kích thước càng nhỏ thì tác dụng ngăn cản lệch
càng tốt do khoảng cách giữa các hạt phân tán càng nhỏ lệch càng khó di chuyển qua nó.
- Khi hóa bền phân tán thì lệch không phải bị cắt mà nó uốn quanh các hạt tinh thể pha
phân tán nên trong kim loại luôn tồn tại sự tương tác giữa các lệch ( cản đường); giữa
lệch và hạt phân tán


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN

2. Quy trình công nghệ hóa bền phân tán:

Hóa bền phân tán gồm 3 giai đoạn

Giai đoạn 1: Gia nhiệt, nấu chẩy hoàn toàn kim loại nền và kim loại
hợp kim tạo thành dung dịch đồng nhất.


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN

Giai đoạn 2: Làm nguội nhanh từ nhiệt độ của kim loại lỏng về đến nhiệt độ
phòng. Khi làm nguội các nguyên tố hợp kim trong kim loại lỏng xem kẽ hoặc
thay thế các nút trống trong tinh thể kim loại pha nền đạt đến nồng độ nhất định
và tiến vào trạng thái bão hòa ( tại thể rắn). Trạng thái này người ta gọi là dung
dịch rắn quá bão hòa.

Dung dịch rắn vốn không bền và có vu hướng bị phá hủy để trở về các
dạng bền hơn


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN
Bước 3: Hóa già: đây là quá trình kết tinh tại thể rắn của kim loại từ dung dịch rắn
quá bão hòa. Thực chất đây cũng là quá trình kết tinh kim loại, bao gồm quá trình
sinh mầm và phát triển mầm kết tinh.


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN
Thực tế, tại những vị trí khác nhau trong dung dịch rắn có sự khác nhau về nồng độ các
nguyên tố hợp kim. Hiên tượng này người ta còn gọi là thiên tích hóa học. Ví dụ: trong
hợp kim duyra ( Al-2%Cu) trong thể tích 1cm3 co 22500 nhóm nguyên tử CuAl2
nhưng cũng có những chỗ không có nguyên tử đồng nào. Chính sự chên lệch nồng độ
của các nguyên tố hợp kim này tạo thành một số nhóm nguyên tử tương ứng với mầm
của pha mới và chúng sẽ trở thành mầm. Các mầm này có thể là hình cầu, hình kim
hay dạng đĩa.

II. HÓA BỀN PHÂN TÁN

Thực tế quá trình sinh mầm có thể tạo thành ngay sau khi làm nguội, cần có
moth thời gian để tạo ra các mầm ổn định ban đầu. sau đó tốc độ tiết pha tăng
dần và đạt giá trị cực đại rồi lại giảm đến không.
Nếu thời gian hóa già càng dài thì độ cứng lại giảm


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN

Trong thực tế không phải lúc nào sự tiết pha cũng có thể tạo thành ngay tinh thể pha
phân tán mà phải qua pha trung gian. Pha trung gian này có liên kết với pha mẹ
( pha tiết ra pha phân tán).


II. HÓA BỀN PHÂN TÁN
Nhiệt độ hóa già càng thấp thì cực đại của độ cứng càng cao nhưng thời gian
cần thiết để đạt được độ cứng này lại rất dài. Ta có thể thấy điều này tại khâu
đúc lắc, sau khi đúc xong cần có thời gian để tĩnh, thực chất đây là hóa bền
tấm lắc bằng hóa già, để tại môi trường thường( nhiệt độ thấp) thì thời gian
cần là ít nhất 3 ngày nhưng khi đưa vào phòng sấy ( khoảng 500C thì thời
gian đạt độ bền là 24h).


III. Ví dụ
Hóa bền phân tán Sb trong chì tăng khả năng chống ăn mòn của lưới chì.

- từ khi pin Acid ra đời thì có rất

nhiều các nghiên cứu nhằm
giảm chi phi sản xuất, tăng chu
kì sống của pin -> Lắc cần ổn
định để chống lại các ứng suất
trong quá trình xả, sạc mà không
bị uốn, kéo dãn hay cong vênh.
- Antimon trong hợp kim chì là
một nguyên tố lý tưởng nhằm
làm tăng cơ, lý, hóa tính của
điện cực cũng như lớp màng
oxyt làm tăng khả năng chống
ăn mòn.


III. Ví dụ
Ví dụ: hợp kim Pb-0.85%Sb và hợp kim Pb-6.6%Sb. Được hóa bền phân tán và
thực hiện các thì nghiệm.
Hợp kim Pb-0.85%Sb

- cấu trúc tinh thể của hợp kim này
có dạng lục giác, khi hóa già với
2 tốc độ khác nhau thì cơ chế cho
tổ chức hạt thô, to có khả năng
chống ăn mòn cao hơn.
- Sự ăn mòn thường diễn ra tại
biên giới hạt


III. Ví dụ

Do các pha giàu chì được bao bọc bởi các pha giàu Sb nên được các
pha giàu Sb bảo vệ khỏi bị acid ăn mòn
Khi hóa bền tạo ra các hạt càng thô to thì ranh giới di động hạt càng ít
nên khả năng bảo vệ được tăng cường


III. Ví dụ
Hợp kim Pb-6.6%Sb

- cấu trúc hạt của hợp kim
Pb-6.6%Sb có dạng đuôi gai.


III. Ví dụ
- trong các tinh thể đuôi gai
của hợp kim Pb-6.6%Sb thì
pha giàu chì là các tinh thể
đuôi gai, trên toàn thể tích
các tinh thể đuôi gai này
chứa các pha Eutectic giúp
ngăn chặn sự ăn mòn của
acid kết hợp với sự hỗ trợ tại
các pha giàu Sb tại biên giới
hạt.
- Cơ chế chống ăn mòn của
hợp kim Pb-6.6%Sb là sự
phân bố rộng rãi của các lá
mỏng giàu Sb . Các tế bào
đuôi gai càng mịn có khả
năng chống ăn mòn tốt hơn.

Kết luận:
-Khi sản xuất lá chì sử dụng chì antimon nếu dùng chì antimon thấp
( %Sb < 3.5) thì nên lựa chọn cấu trúc hạt dạng lục giác thô to; nếu
dùng chì giàu Antimon thì nên hóa già cho cấu trúc hạt nhỏ mịn.
-Có thể cải thiện tính chống ăn mòn của lắc bằng cách khống chế
tốc độ làm nguội.


CÁM ƠN
MỌI NGƯỜI ĐÃ CHÚ Ý
LẮNG NGHE