Nghiên cứu ảnh hưởng của một số chế độ nhiệt luyện nhiều giai đoạn đến tổ chức và tính chất của hợp kim nhôm độ bền cao hệ al zn mg cu được sản xuất trong nước (tt)

MỞ ĐẦU
Hợp kim nhôm biến dạng có độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu
được ứng dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp quan
trọng như: hàng hải, kỹ thuật hàng không như cánh máy bay,
khung máy bay, ống phóng, động cơ, chi tiết tên lửa và nhiều
thiết bị quân sự như cánh ổn định đạn chống tăng... Mác hợp
kim B95 (OCT) tương đương mác 7075 (AA) được sử dụng
phổ biến nhất trong hệ hợp kim này. Tuy nhiên, nhược điểm của
chúng là nhạy cảm với ăn mòn dưới ứng suất (SCC). Do đó, có
nhiều công trình nghiên cứu tập trung tăng độ bền ăn mòn, đặc
biệt là ăn mòn ứng suất. Trong thực tế một số trường hợp đặc
biệt khi điều kiện làm việc không bị ảnh hưởng của môi trường
ăn mòn, chỉ yêu cầu độ bền phải rất cao thì vấn đề nâng cao độ
bền hơn nữa cho hợp kim này cần được ưu tiên, việc tăng mức
độ chống ăn mòn được bổ trợ thêm bằng công nghệ tạo lớp phủ
bề mặt chẳng hạn như công nghệ anôt hóa.
Với chế độ nhiệt luyện truyền thống (T6), hợp kim cho độ
bền khá cao đến 580 MPa, công nghệ đơn giản dễ áp dụng
nhưng có nhược điểm nhạy cảm ăn mòn ứng suất. Tuy nhiên,
nếu chi tiết yêu cầu độ bền cao hơn nữa (≥ 600 MPa) thì công
nghệ T6 không thể đáp ứng. Chế độ hóa già phân cấp là chế độ
hóa già ở nhiều nhiệt độ khác nhau có thể khắc phục được
nhược điểm nhạy cảm với ăn mòn ứng suất, nhưng độ bền có
thể bị giảm và công nghệ phức tạp hơn so với T6. Chế độ cơ
nhiệt luyện (kết hợp biến dạng trong qui trình tôi + hóa già)
mang lại cho hợp kim độ bền rất cao (≥ 620 MPa).
Do đó, để cải thiện tổ chức, tính chất hợp kim hệ Al-Zn-MgCu, người ta sử dụng nhiều qui trình nhiệt luyện mới như: cơ
nhiệt luyện, hóa già 2 cấp, nhiệt luyện nhiều giai đoạn (RRA,
T6I6…). Tuy nhiên ở nước ta, việc áp dụng vào sản xuất các
qui trình mới, hiện đại như đã nêu trên cho hệ Al-Zn-Mg-Cu
được sản xuất trong nước còn nhiều hạn chế, do chưa có công

trình nghiên cứu đi từ nguồn nguyên liệu nấu luyện trong nước
một cách bài bản, cụ thể và chi tiết.
Hiện nay, Việt Nam đang từng bước hiện đại hóa quân đội
và công nghiệp hóa đất nước, đòi hỏi cần phải chủ động trong
công nghiệp quốc phòng cũng như trong phát triển ổn định và
bền vững nền kinh tế đất nước. Nhu cầu sử dụng vật liệu hợp
1


kim nhôm độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu nói chung, mác hợp kim
B95 nói riêng trong ngành kinh tế quốc dân và công nghiệp
quốc phòng là rất lớn. Hợp kim được chế tạo tại trong nước có
thành phần tương đương mác B95, ký hiệu X59 sau khi nhiệt
luyện truyền thống có giới hạn bền kéo chỉ đạt khoảng
580 MPa, không đảm bảo độ bền cần thiết để làm một số chi
tiết quan trọng, các chi tiết quân sự như cánh ổn định đường bay
đạn phóng lựu chống tăng (yêu cầu độ bền ≥ 600 MPa). Do đó,
việc cải thiện tổ chức và tính chất cho hợp kim X59 nấu luyện
trong nước để nâng cao khả năng ứng dụng, chế tạo các chi tiết
quan trọng trong lĩnh vực quân sự nói riêng và ngành kinh tế
quốc dân nói chung là hết sức cần thiết.
Xuất phát từ những lý do trên ý tưởng nghiên cứu công nghệ
nhiệt luyện thích hợp cho hợp kim nhôm mác tương đương B95
sản xuất trong nước, có thể khắc phục được những hạn chế của
công nghệ xử lý nhiệt truyền thống đang sử dụng tại Việt Nam
nói chung và các Nhà máy thuộc Tổng cục Công nghiệp quốc
phòng nói riêng. NCS quyết định thực hiện luận án “Nghiên
cứu ảnh hưởng của một số chế độ nhiệt luyện nhiều giai đoạn
đến tổ chức và tính chất của hợp kim nhôm độ bền cao hệ AlZn-Mg-Cu được sản xuất trong nước”. Luận án nghiên cứu
thành công sẽ đem lại rất nhiều lợi ích về khoa học và thực tiễn.

* Mục đích của luận án:
- Lựa chọn chế độ ủ sau khi cán tấm, chế độ tôi, hóa già
truyền thống T6 phù hợp cho hợp kim nhôm X59 được sản xuất
trong nước (tương đương B95 hay 7075) để làm cơ sở đánh giá
các chỉ tiêu cơ tính, mức độ chống ăn mòn so với các chế độ
nhiệt luyện khác.
- Nghiên cứu và lựa chọn chế độ hóa già 2 cấp T76 phù hợp
cho hợp kim để cải thiện mức độ chống ăn mòn nhằm áp dụng
cho các chi tiết cần có mức độ chống ăn mòn cao.
- Nghiên cứu và lựa chọn chế độ hóa già 3 cấp RRA phù hợp
cho hợp kim để cải thiện mức độ chống ăn mòn nhưng không
làm giảm nhiều độ bền cơ tính.
- Nghiên cứu và lựa chọn chế độ cơ nhiệt luyện T661 phù
hợp cho hợp kim để nâng cao độ bền, độ cứng so với chế độ T6.
Thông qua các nghiên cứu, phân tích và đánh giá ảnh hưởng
của các sơ đồ công nghệ, các thông số công nghệ đến tổ chức và
2


tính chất của hợp kim nhôm được sản xuất trong nước. Qua đó
lựa chọn ứng dụng cho các sản phẩm chế tạo từ hợp kim này có
yêu cầu cơ tính (độ bền, độ cứng) hay tính bền ăn mòn (bền ăn
mòn ứng suất). Đồng thời qua nghiên cứu chứng tỏ tính khả thi,
lợi ích kinh tế và khả năng làm chủ công nghệ khi sử dụng công
nghệ cơ nhiệt luyện, nhiệt luyện nhiều giai đoạn cho hợp kim
nhôm độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu được sản xuất trong nước.
* Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ (nhiệt
độ, thời gian) trong chế độ hóa già T6 đến tổ chức, tính chất của
tấm hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao X59 được sản xuất tại

Nhà máy thuộc Tổng cục Công nghiệp quốc phòng.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian hóa già cấp 2 trong
chế độ hóa già T76 đến tổ chức, tính chất của tấm hợp kim
nhôm biến dạng độ bền cao X59.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ RA, thời gian hóa già
cấp 3 của chế độ RRA đến tổ chức, tính chất của tấm hợp kim
nhôm biến dạng độ bền cao X59.
- Nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng, thời gian hóa già
trong chế độ T661 đến tổ chức, tính chất của tấm hợp kim nhôm
biến dạng độ bền cao X59.
* Phương pháp nghiên cứu:
Tác giả sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết và thực
nghiệm để nghiên cứu và lựa chọn. Tiến hành các thí nghiệm,
đo đạc đánh giá kết quả nghiên cứu bằng các thiết bị phân tích
phù hợp, hiện đại trong nước như: DSC, XRD, OM, SEM, hiển
vi kỹ thuật số, độ bền phun muối, ăn mòn điện hóa và ngoài
nước (Nhật Bản, Trung Quốc) như: TEM, XRD, SEM... để
đánh giá các kết quả nghiên cứu bảo đảm độ tin cậy cao.
* Ý nghĩa khoa học và thực tiễn:
- Ý nghĩa khoa học của luận án:
+ Đã làm sáng tỏ qui luật tạo pha và phân bố hóa bền (trong
hạt và trên biên giới hạt) khi lựa chọn các bậc nhiệt độ và thời
gian hóa già nhờ công nghệ xử lý hóa già nhiều giai đoạn và cơ
nhiệt luyện, nhằm đạt được các tính chất mong muốn cho hợp
kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu được sản xuất
trong nước.

3

+ Đã xây dựng được mối quan hệ giữa tổ chức và tính chất
của hợp kim nhôm độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu (độ bền, độ
cứng và tính bền ăn mòn), làm cơ sở cho việc lựa chọn các
thông số công nghệ hóa già nhiều giai đoạn, làm cơ sở cho việc
lựa chọn các thông số công nghệ hóa già nhiều giai đoạn.
- Ý nghĩa thực tiễn của luận án:
Các qui trình nhiệt luyện hóa già nhiều giai đoạn mà luận án
xây dựng được, trong đó các tính chất trên hợp kim được đánh
giá theo các tiêu chuẩn quốc tế, hoàn toàn có thể ứng dụng vào
thực tiễn và làm chủ công nghệ cho các sản phẩm trong lĩnh vực
dân dụng, quốc phòng với các mục tiêu khác nhau (sản phẩm
cần độ bền cơ tính, độ cứng cao áp dụng qui trình T6 hoặc
T661; sản phẩm cần độ bền ăn mòn cao áp dụng qui trình T76;
sản phẩm cần đồng thời độ bền cơ tính, độ cứng, bền ăn mòn đủ
cao áp dụng qui trình RRA).
* Các đóng góp mới của luận án:
- Là một nghiên cứu đầy đủ và phong phú về hóa già nhiều
giai đoạn hợp kim nhôm độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu sản xuất
trong nước cũng như đã góp thêm số liệu vào ngân hàng dữ liệu
hệ hợp kim Al-Zn-Mg-Cu của thế giới.
- Mở ra khả năng phát triển công nghệ nhiệt luyện tiên tiến
là hóa già nhiều giai đoạn (với tính đa dạng và linh hoạt cao)
cho một số mác hợp kim nhôm khác nhằm đạt mục tiêu về chỉ
tiêu cơ tính, tính ăn mòn, thậm chí là tiết kiệm năng lượng,
giảm giá thành sản phẩm.
* Kết cấu của luận án:
Ngoài phần mở đầu và các mục theo qui định, nội dung
nghiên cứu của luận án được trình bày trong 03 chương, cụ thể
như sau: Chương 1. Tổng quan; Chương 2. Đối tượng và
phương pháp nghiên cứu; Chương 3. Kết quả và bàn luận; Kết

luận và kiến nghị; Danh mục các công trình đã công bố của luận
án; Tài liệu tham khảo.
Chương 1. Tổng quan
Tổng quan giới thiệu hệ hợp kim Al-Zn-Mg-Cu nói
chung, mác B95 hay 7075 nói riêng về thành phần, tổ chức và
tính chất. Các chế độ xử lý nhiệt, nhiệt động học của quá trình
hóa già, các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hóa già, sự tiết pha,
sự thay đổi tổ chức khi hóa già, cơ chế hóa bền bằng tiết pha khi
4


hóa già, cơ chế chống ăn mòn ứng suất. Một số chế độ hóa già,
tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước.
Chương 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Luận án nghiên cứu chế độ nhiệt luyện nhiều giai đoạn, cơ
nhiệt luyện cho hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-ZnMg-Cu (ký hiệu X59), nấu luyện và cán tấm tại Nhà máy thuộc
Tổng cục Công nghiệp Quốc phòng.
2.2. Thiết bị
2.2.1. Thiết bị xử lý nhiệt và chế tạo mẫu
Lò ủ và tôi; lò hóa già; thiết bị cán tiểu hình; thiết bị cắt
mẫu; thiết bị mài, đánh bóng mẫu.
2.2.2. Thiết bị kiểm tra, phân tích, đánh giá
Máy phân tích quang phổ Foundry Master, Đức; kính hiển vi
quang học AXIOVERT 25CA, Đức; kính hiển vi kỹ thuật số
VHX-6000 hãng Keyence, Nhật Bản; thiết bị hiển vi điện tử
quét JSM-7001FA FE-SEM hãng JEOL, Nhật Bản; thiết bị hiển
vi điện tử truyền qua phân giải cao FEI Tecnai G2 20, Mỹ; thiết
bị phân tích nhiễu xạ Rơnghen Smartlab Rigaku, Nhật Bản;
thiết bị phân tích nhiệt vi sai NETZSCH STA 409 PC/PG, Đức;

thiết bị đo độ cứng Brinell HP-250, Đức và máy Rockwell TK2, Liên Xô cũ; thiết bị thử kéo, giãn dài M500 - 100AT, Đức;
thiết bị phun muối ERICHSEN, Đức; thiết bị đánh giá ăn mòn
điện hóa Autolab PGSTAT12/30/302, Hà Lan; cân điện tử
Ohaus PA214, Mỹ.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp thực nghiệm
2.3.1.1. Xác lập qui trình tôi
- Nhiệt độ thay đổi 460 oC, 470 oC, 480 oC; tốc độ nâng nhiệt
không thay đổi 5 oC/ph, thời gian giữ nhiệt không đổi 120 phút;
nguội nhanh trong nước nguội.
- Thời gian giữ nhiệt ở nhiệt độ tôi (hay gọi tắt là thời gian
tôi) thay đổi từ 30 ÷ 180 phút; tốc độ nâng nhiệt 5 oC/ph, nhiệt
độ nung không đổi 470 oC; nguội nhanh trong nước nguội.
2.3.1.2. Hóa già nhân tạo 1 cấp (ký hiệu T6)

5


Hình 2.11 Qui trình nhiệt luyện hóa già 1 cấp T6.
2.3.1.3. Hóa già 2 cấp (chế độ “quá hóa già”, ký hiệu T76)

Hình 2.12 Qui trình nhiệt luyện hóa già 2 cấp T76.
+ Hóa già cấp 1 với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt độ
120 ºC trong 10 giờ.
+ Qui trình thứ nhất (T76-1): hóa già cấp 2 với tốc độ nâng
nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt độ 165 ºC trong 10 giờ.
+ Qui trình thứ hai (T76-2): hóa già cấp 2 với tốc độ nâng
nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt độ 165 ºC trong 15 giờ.
+ Qui trình thứ ba (T76-3):hóa già cấp 2 với tốc độ nâng
nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt độ 165 ºC trong 20 giờ.

2.3.1.4. Hóa già 3 cấp (hay 3 giai đoạn, ký hiệu RRA)

Hình 2.13 Qui trình nhiệt luyện hóa già 3 cấp RRA.
- Hóa già cấp 1 với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt
độ 120 ºC trong 16 giờ.
- Hóa già cấp 2 với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt
độ 200 ºC trong 10 phút, nguội nhanh trong nước nguội, ký hiệu
mẫu RA.
- Hóa giá cấp 3 ở 120 ºC với 3 thời gian khác nhau:
+ Hóa già cấp 3 với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt
độ 120 ºC trong 15 giờ, ký hiệu mẫu RRA1.

6


+ Hóa già cấp 3 với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt
độ 120 ºC trong 20 giờ, ký hiệu mẫu RRA2.
+ Hóa già cấp 3 với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ ở nhiệt
độ 120 ºC trong 24 giờ, ký hiệu mẫu RRA3.
2.3.1.5. Hóa già kết hợp với biến dạng (ký hiệu T661)
- Mẫu sau tôi cán với mức độ biến dạng khác nhau từ 0 %
đến 16 %, được ký hiệu: BD0; BD3,5; BD4,5; BD6; …BD15; BD16.
- Sau khi cán, hóa già với tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ
nhiệt độ tại 120 oC với các thời gian khác nhau từ 0 đến 30 giờ.

Hình 2.14 Qui trình cơ nhiệt luyện T661.
2.3.2. Mẫu nghiên cứu
Chế tạo các mẫu theo đúng yêu cầu, tiêu chuẩn quy định để
đảm bảo đánh giá được chính xác tổ chức, tính chất (cơ tính, ăn
mòn) như: mẫu thử kéo đứt và giãn dài được chế tạo theo tiêu

chuẩn TCVN 197:2002; mẫu đánh giá ăn mòn bề mặt theo tiêu
chuẩn ASTM G34-01; mẫu đánh giá độ bền ăn mòn biên giới
theo tiêu chuẩn ASTM G110-92; mẫu đánh giá ăn mòn bằng
phương pháp phun muối theo TCVN 7699-2-52:2007...
2.3.3. Phương pháp đánh giá tổ chức, tính chất
Phương pháp hiển vi quang học (OM); phương pháp hiển vi
điện tử quét-phổ tán xạ năng lượng tia X và kính hiển vi điện tử
quét phát xạ trường (FeSEM); phương pháp hiển vi điện tử
truyền qua (TEM); phương pháp nhiễu xạ Rơnghen; phương
pháp phân tích nhiệt quét vi sai; phương pháp xác định tính chất
cơ học của vật liệu (độ cứng, giới hạn bền kéo, độ giãn dài
tương đối…); phương pháp đánh giá mức độ ăn mòn (ăn mòn
bề mặt, ăn mòn biên giới, ăn mòn phun muối...).
Chương 3. Kết quả và bàn luận
3.1. Xác lập qui trình tôi
3.1.1. Xác lập nhiệt độ tôi
Lựa chọn nhiệt độ tôi 470 oC, với tốc độ nâng nhiệt
o
5 C/phút nguội trong nước nguội cho các nghiên cứu tiếp.
7


Bảng 3.1 Độ cứng mẫu sau khi tôi ở các nhiệt độ khác nhau.
STT
Chế độ tôi sau khi ủ
01
TỦ 415 oC, giữ nhiệt 150 phút
02 TTôi 460 oC, giữ nhiệt 120 phút
03 TTôi 470 oC, giữ nhiệt 120 phút
04 TTôi 480 oC, giữ nhiệt 120 phút

Độ cứng trung bình, HB
67,2
93
95
87

3.1.2. Xác lập thời gian giữ nhiệt khi tôi
Sau tôi tạo dung dịch rắn quá bão hòa các nguyên tố hợp
kim, các pha liên kim như MgZn2, AlCuMg, Al2Cu bị hòa tan
gần như hoàn toàn.

Hình 3.3 Giản đồ nhiễu xạ trước và sau tôi 470 oC trong 120 ph
Bảng 3.2 Độ cứng sau tôi ở các thời gian giữ nhiệt khác nhau.
STT
Chế độ tôi sau khi ủ
01
TỦ 415 oC, giữ nhiệt 150 phút
02
TTôi 470 oC, giữ nhiệt 30 phút
03
TTôi 470 oC, giữ nhiệt 60 phút
04
TTôi 470 oC, giữ nhiệt 90 phút
05 TTôi 470 oC, giữ nhiệt 120 phút
06 TTôi 470 oC, giữ nhiệt 150 phút
07 TTôi 470 oC, giữ nhiệt 180 phút

Độ cứng trung bình, HB
67,2

74
80
89
95
85
80

Kết luận: lựa chọn chế độ tôi là nhiệt độ tôi 470 oC với tốc
độ 5 oC/ph, thời gian giữ nhiệt 120 ph, nguội nhanh trong nước
nguội. Hợp kim sau tôi có tổ chức tế vi là dung dịch rắn quá
bão hòa các nguyên tố hợp kim, độ cứng đạt 95 HB, giới hạn
bền kéo đạt 480 MPa, độ giãn dài tương đối 17,6%.
3.2. Nghiên cứu chế độ hóa già truyền thống (T6)
3.2.1. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T6 đến cơ tính
Nghiên cứu cơ tính hợp kim chế độ T6 tại nhiệt độ khác
nhau được thể hiện hình 3.4 và 3.5.

8


Lựa chọn nhiệt độ hóa già là 120 oC (mà trong đó, khi thời
gian đạt 24 h cho các chỉ tiêu cơ tính như giới hạn bền kéo, độ
cứng cao nhất) để nghiên cứu về sự thay đổi tổ chức tế vi của
hợp kim khi hóa già.

Hình 3.4 Ảnh hưởng nhiệt độ, Hình 3.5 Ảnh hưởng của thời
o
thời gian hóa già đến độ cứng gian hóa già tại 120 C đến
cơ tính của hợp kim
của hợp kim.

3.2.2. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T6 đến tổ chức tế vi
Ảnh OM các mẫu hóa già tại nhiệt độ 120 oC với thời gian
giữ nhiệt khác nhau được thể hiện trên hình 3.6.

d) Giữ nhiệt 24 h e) Giữ nhiệt 26,5 h
b) Giữ nhiệt 16 h
Hình 3.6 Ảnh tổ chức tế vi của hợp kim khi hóa già 120 oC,
thời gian giữ nhiệt khác nhau (X500).
Nghiên cứu đã tiến hành chụp ảnh hiển vi điện tử xuyên
nhãn trường sáng TEM mẫu T6 (hình 3.8).

a) Sự tiết pha cỡ nm trong hạt b) Sự tiết pha trên biên giới hạt
Hình 3.8 Ảnh nhãn trường sáng TEM mẫu hóa già T6.

9


Tổ chức gồm rất nhiều pha nhỏ mịn η’ kích thước cỡ
1 ÷ 3 nm, mật độ rất cao nằm trong hạt, ngoài ra còn có một số
pha kích thước lớn hơn cỡ 15 ÷ 20 nm là pha ổn định η. Trên
biên giới hạt là các pha ổn định η kích thước lớn hơn (khoảng
50 nm) nằm liên tục. Dọc theo biên giới hạt chưa thấy xuất hiện
các vùng trống tiết pha (PFZ). Điều đó cho thấy, mẫu T6 hóa
già ở 24 h chưa có hiện tương tích tụ lớn xảy ra.
Phân tích nhiễu xạ tia X thấy, ngoài những pic nhiễu xạ đặc
trưng dung dịch rắn α, còn có pic nhiễu xạ của pha η-MgZn2; SAlCuMg; θ-Al2Cu nhưng cường độ pic nhỏ.

Hình 3.9 Giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu sau hóa già 120 oC/24h.
3.2.3. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T6 đến mức độ ăn mòn
a. Đánh giá mức độ ăn mòn bề mặt

Mẫu T6 bị ăn mòn trên toàn bộ bề mặt, mức độ ăn mòn là
khá lớn, theo phân mức đánh giá trong tiêu chuẩn là mức EC.

a) Ảnh bề mặt mẫu (X1)
b) Ảnh hiển vi kỹ thuật số (X200)
Hình 3.10 Ảnh mẫu chế độ T6 sau khi thử ăn mòn bề mặt.
Đánh giá tốc độ ăn mòn theo phương pháp khối lượng.



mo  m1 m

S .t
S .t

[113]

Trong đó:
Khối lượng trước khi ngâm mo = 56463 mg;
Khối lượng sau khi ngâm m1 = 55945,9 mg;
10


Diện tích bề mặt kim loại S = 0,5 x 1 x 2 = 1 dm2;
Thời gian thử nghiệm t = 2 (ngày đêm).
Theo công thức (2.4): T 6  258,55 (mg/dm2.ngày đêm)
b. Đánh giá mức độ ăn mòn biên giới
Mẫu hóa già nhân tạo T6 khi thử nghiệm trong dung dịch
đánh giá ăn mòn biên giới có độ sâu bị ăn mòn là 56,415 μm
(ảnh SEM) và đến 56,42 μm (ảnh hiển vi kỹ thuật số), hai giá trị

đo được này là khá tương đồng nhau.

b) Ảnh hiển vi kỹ thuật số (X200)
a) Ảnh SEM (X250)
Hình 3.11 Ảnh đánh giá mức độ ăn mòn biên giới của mẫu hợp
kim ở chế độ hóa già truyền thống T6 (hóa già 120 oC, 24 h).
c. Đánh giá ăn mòn bằng phương pháp phun muối
- Sau 3 chu kỳ phun, bề mặt mẫu T6CK3 chuyển màu đen, chỉ
còn một số vùng màu xám.
- Ảnh thiết bị hiển vi kỹ thuật số bề mặt mẫu hợp kim chế độ
xử lý T6 sau 4 chu kỳ phun muối cho thấy, bề mặt bị ăn mòn
mạnh, có vết đen sẫm do ăn mòn lớn gây ra, độ sâu vết ăn mòn
lớn này đo được đến 14,45 μm.
3.3. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già phân cấp
3.3.1. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già 2 cấp (T76)
3.3.1.1. Ảnh hưởng chế độ hóa già T76 đến tổ chức tế vi

a) Mẫu T76-1
b) Mẫu T76-2
c) Mẫu T76-3
Hình 3.14 Ảnh tổ chức tế vi hóa già 2 cấp T76 (X500).
Ảnh OM của mẫu hợp kim thí nghiệm theo chế độ T76-1,
T76-2 và T76-3 với độ phóng đại 500 lần thấy, số lượng pha
liên kim kích thước lớn dạng cầu xuất hiện nhiều hơn, kích

11


thước thô hơn so với chế độ T6. Mức độ thô hóa tăng dần khi
tăng thời gian hóa già cấp 2.

b) Ảnh trên biên giới hạt
a) Ảnh trong hạt
Hình 3.16 Ảnh nhãn trường sáng TEM mẫu hóa già 2 cấp
T76-2: trong hạt (a) và trên biên giới hạt (b).
Ảnh TEM cho thấy, có rất nhiều pha ổn định η kích thước
lớn hơn cỡ 20 ÷ 30 nm, một số pha kích thước đến hơn 50 nm,
xen kẽ có các pha kích thước nhỏ hơn 10 nm có thể là các pha
giả ổn định η’, tuy nhiên mật độ không cao. Trên biên giới hạt
là các pha ổn định η kích thước lớn đến hơn 60 nm nằm gián
đoạn, dọc hai bên biên giới xuất hiện vùng sáng rộng gần 100
nm (vùng không có pha tiết ra PFZ).
Kết quả X ray cho thấy, ngoài các pic nhiễu xạ đặc trưng của
dung dịch rắn α, còn có các pic nhiễu xạ của pha liên kim như
η, S, θ với cường độ pic lớn hơn so với chế độ T6. Điều đó cho
biết, pha hóa bền ổn định η xuất hiện trong mẫu hóa già T76-2
là nhiều hơn, kích thước lớn hơn, mức độ ổn định cao hơn so
với chế độ hóa già 1 cấp T6.

Hình 3.17 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu hợp kim sau hóa
già 2 cấp T76-2: 470°C 2h/120°C-10 h/165°C-15 h.
3.3.1.2. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T76 đến cơ tính
Như vậy, với chế độ hóa già 2 cấp T76 cho các chỉ tiêu giới
hạn bền kéo, độ cứng thấp hơn so với các chỉ tiêu cơ tính của
12


hóa già 1 cấp T6, khi tăng thời gian hóa già cấp 2 thì giới hạn
bền kéo, độ cứng giảm dần.
Bảng 3.6 Cơ tính của hợp kim ở chế độ hóa già 2 cấp T76.

Loại Độ cứng trung Giới hạn bền kéo σb Độ giãn dài tương
Mẫu
bình (HRB)
trung bình (MPa) đối trung bình (%)
T76-1
83,5
526
13,0
T76-2
82,0
520
12,8
T76-3
80,0
510
12,5

3.3.1.3. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T76 đến mức độ ăn mòn
a. Đánh giá mức độ ăn mòn bề mặt
Bảng 3.7 Đánh giá tốc độ ăn mòn hợp kim ở chế độ T76 sau khi
ngâm trong dung dịch ăn mòn bề mặt.
Loại Khối lượng ban
mẫu
đầu (mg)
T76-1
56485,5
T76-2
56367
T76-3
56477,6

Khối lượng sau
ngâm 48h (mg)
56068,1
55958,3
56070,4

Tốc độ ăn mòn ρ
(mg/dm2.ngày đêm)
208,7
204,35
203,6

Các mẫu hóa già cấp 2 thời gian dài, tốc độ ăn mòn giảm
dần. Các mẫu T76 có mức độ giảm khối lượng ít hơn mẫu T6.
Quan sát bề mặt mẫu T76-1 thấy bề mặt bị ăn mòn nhiều
nhất, mẫu T76-3 bề mặt bị ăn mòn ít nhất, trên bề mặt vẫn còn
nhiều chỗ còn sáng. Theo phân mức đánh giá trong tiêu chuẩn
thì mẫu T76-2 và T76-3 ở mức EA, còn mẫu T76-1 ở mức EB.

b) Mẫu T76-2
a) Mẫu T76-1
c) Mẫu T76-3
Hình 3.18 Ảnh bề mặt các mẫu hợp kim xử lý chế độ T76 sau
khi ngâm dung dịch đánh giá ăn mòn bề mặt.
b. Đánh giá mức độ ăn mòn biên giới
Trên bề mặt mẫu chế độ T76-1 bị ăn mòn ở nhiều vị trí khác
nhau, có những vị trí bị ăn mòn sâu đến 18,955 μm. Mẫu T76-2
bề mặt bị ăn mòn ít hơn mẫu T76-1, có vị trí độ sâu ăn mòn đến

13


15,625 μm và mẫu T76-3 có độ sâu ăn nhỏ nhất, vị trí ăn mòn
lớn nhất chỉ khoảng 7,750 μm.

a) Mẫu T76-1
b) Mẫu T76-2
c) Mẫu T76-3
Hình 3.19 Ảnh SEM đánh giá mức độ ăn mòn biên giới mẫu
hợp kim xử lý chế độ T76 (X1000): a) mẫu T76-1; b) mẫu
T76-2; c) mẫu T76-3.
c. Đánh giá ăn mòn bằng phương pháp phun muối
Đánh giá mức độ ăn mòn phun muối các mẫu T76 ở chu kỳ
phun khác nhau thấy, sau 4 chu kỳ, số vị trí xuất hiện màu đen
tăng lên, nhưng chủ yếu bề mặt có màu xám. Mẫu T76-2 và
T76-3 nhìn kỹ vẫn còn một số vị trí có ánh kim của nền kim
loại. Điều này chứng tỏ rằng, các mẫu hóa già chế độ T76 có độ
bền khi thử nghiệm phun muối là tốt hơn mẫu T6.
Ảnh hiển vi kỹ thuật số bề mặt các mẫu T76 sau 4 chu kỳ
phun muối thấy, độ sâu vết ăn mòn bề mặt các mẫu T76-1CK4,
T76-2CK4, T76-3CK4 lần lượt là 1,91 μm; 1,68 μm và 1,46 μm.
Như vậy, các mẫu T76 có khả năng làm việc trong điều kiện
phun muối tốt hơn mẫu T6, đặc biệt là các mẫu T76-2 và T76-3
có mức độ chống ăn mòn trong điều kiện thử nghiệm phun
muối là tốt nhất.
3.3.2. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già 3 cấp (RRA)
3.3.2.1. Ảnh hưởng của chế độ hóa già trung gian RA đến tổ
chức tế vi

Hình 3.23 Ảnh OM mẫu RA Hình 3.25 Ảnh nhãn trường sáng
TEM mẫu hóa già 2 cấp RA
(X500).

14


Ảnh OM cho thấy, các pha kích thước lớn trở nên cầu hóa,
ảnh TEM cho thấy biên giới hạt trở nên gián đoạn, thô hóa, đã
xuất hiện vùng trống tiết pha.
3.3.2.2. Tổ chức và tính chất của mẫu hợp kim sau hóa già 3
cấp RRA
a. Ảnh hưởng của chế độ hóa già RRA đến tổ chức tế vi

a) Mẫu RRA1
b) Mẫu RRA2
c) Mẫu RRA3
Hình 3.26 Ảnh tổ chức tế vi mẫu hóa già 3 cấp RRA (X500).
Ảnh OM cho thấy, khi tăng thời gian hóa già cấp 3 thì
các pha kích thước lớn (µm) sẽ thô và cầu hóa hơn.

a) Trong hạt
b) Trên biên giới hạt
Hình 3.28 Ảnh TEM mẫu hóa già 3 cấp RRA2.

Hình 3.29 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu RRA2.
Ảnh TEM mẫu RRA2 thấy, tổ chức có vùng GP và các pha
giả ổn η’ tiết ra nhỏ mịn kích thước cỡ vài nm phân bố đều, mật
độ cao, bên cạnh đó là một số pha η ổn định có kích thước lớn

15


hơn cỡ vài chục nm. Trên biên giới hạt là các pha ổn định η có
kích thước lớn hơn trong hạt, kích thước khoảng gần 60 nm,
nằm gián đoạn. Vùng trống tiết pha có màu sáng, độ rộng
không lớn, khoảng 40 nm.
Ảnh nhiễu xạ X ray cho thấy, các pha hóa bền ổn định η, S,
θ có kích thước lớn, số lượng nhiều hơn xuất hiện trong mẫu
RRA2, mẫu T76-2 so với mẫu T6.
b. Ảnh hưởng của chế độ hóa già RRA đến cơ tính
Bảng 3.8 Giá trị cơ tính các mẫu nghiên cứu ở chế độ RRA.
Loại Độ cứng trung Giới hạn bền kéo σb Độ giãn dài tương
mẫu
bình (HRB)
trung bình (MPa) đối trung bình (%)
RRA1
89
575
12,7
RRA2
89,5
584
12,3
RRA3
89,3
580
12,5

Các mẫu hóa già chế độ RRA có độ cứng, giới hạn bền kéo

tương đương với chế độ T6, cao hơn so với chế độ T76.
c. Ảnh hưởng của chế độ hóa già RRA đến mức độ ăn mòn
- Đánh giá mức độ ăn mòn bề mặt
Theo phân mức đánh giá trong tiêu chuẩn thì mẫu RRA1,
RRA2 và RRA3 đều ở mức mức EB.

a) Bề mặt RRA1
b) Bề mặt RRA2
c) Bề mặt RRA3
Hình 3.31 Ảnh bề mặt các mẫu hợp kim xử lý chế độ RRA sau
khi ngâm dung dịch đánh giá ăn mòn bề mặt.
Bảng 3.9 Đánh giá tốc độ ăn mòn hợp kim ở chế độ RRA sau
khi ngâm trong dung dịch ăn mòn bề mặt.
Loại Khối lượng ban
mẫu
đầu (mg)
RRA1
56386,5
RRA2
56467,3
RRA3
56389,6

Khối lượng sau
ngâm 48h (mg)
55962,5
56030,2
55959,3

16

Tốc độ ăn mòn ρ
(mg/dm2.ngày đêm)
212
218,55
215,15


Mức độ ăn mòn bề mặt các mẫu xử lý nhiệt theo chế độ
RRA lớn hơn không nhiều so với chế độ T76 và bền ăn mòn
hơn so với mẫu chế độ T6.
- Đánh giá mức độ ăn mòn biên giới

b) Mẫu RRA2
a) Mẫu RRA1
c) Mẫu RRA3
Hình 3.32 Ảnh SEM đánh giá mức độ ăn mòn biên giới mẫu
hợp kim xử lý chế độ RRA (X1000).
Mẫu RRA1, RRA2 và RRA3 có độ sâu ăn mòn biên giới lần
lượt là 23,95 µm, 39,25 µm và 30,53 µm. Các mẫu RRA có
mức độ chống ăn mòn biên giới tốt hơn so với mẫu T6, nhưng
kém hơn so với mẫu T76.
- Đánh giá ăn mòn bằng phương pháp phun muối
+ Quan sát bề mặt các mẫu RRA sau 4 chu kỳ, các vị trí đen
xuất hiện nhiều hơn so với 3 chu kỳ, nhưng không thấy xuất
hiện nhiều vị trí có màu đen sẫm như mẫu T6CK4.
+ Chụp ảnh hiển vi kỹ thuật số các mẫu RRA sau 4 chu kỳ
phun muối, các mẫu RRA1, RRA2, RRA3 có độ sâu ăn mòn
khác nhau lần lượt theo thứ tự là 2,52 μm; 5,05 μm; 3,64 μm.
Độ sâu ăn mòn này là nhỏ hơn rất nhiều so với mẫu T6CK4,

nhưng lớn hơn so với các mẫu T76-1CK4, T76-2CK4, T76-3CK4.
3.4. Nghiên cứu lựa chọn chế độ xử lý nhiệt kết hợp biến
dạng và hóa già (cơ nhiệt luyện)
3.4.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ biến dạng sau tôi đến
tổ chức và tính chất hợp kim
3.4.1.1. Ảnh hưởng của mức độ biến dạng đến tổ chức tế vi
Mẫu sau khi biến dạng có tổ chức tế vi gồm có nhiều pha
liên kim có kích thước lớn cỡ µm, nhiều hạt bị biến dạng theo
phương cán, biên giới hạt bị kéo dài, quá trình biến dạng không
có tác dụng tiết pha hóa bền chỉ có tác dụng gây xô lệch mạng,
tăng mật độ lệch, ứng suất và khuyết tật.

17


b) Ảnh TEM mẫu BD6
b) Biến dạng 6 % (BD6)
Hình 3.36 Ảnh OM (X500).
Hình 3.37. Ảnh TEM.
3.4.1.2. Ảnh hưởng của mức độ biến dạng đến cơ tính

Hình 3.39 Mối quan hệ giữa độ cứng và mức độ biến dạng.
Nhận thấy, khi tăng mức độ biến dạng (cán) sau tôi thì độ
cứng tăng mạnh, đặc biệt khi mức độ biến dạng nhỏ hơn 10 %.
3.4.2. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già sau khi biến dạng
3.4.2.1. Ảnh hưởng của chế độ cơ nhiệt luyện đến tổ chức tế vi

a) Ảnh trong hạt
b) Ảnh trên biên giới hạt
Hình 3.42 Ảnh TEM mẫu hợp kim nhôm sau khi cơ nhiệt luyện

chế độ BD6-20: a) trong hạt; b) trên biên giới hạt.
Ảnh TEM mẫu BD6-20 (biến dạng 6 %, hóa già trong 20 h)
cho thấy, nhiều lệch ở trong hạt, đặc biệt là gần biên giới hạt, tại
vùng không có lệch xuất hiện các pha tiết nhỏ mịn, mật độ cao
giống chế độ T6.
18


Giản đồ nhiễu xạ X ray cho thấy đã có các pha hóa bền được
tiết ra như pha η, S, θ. Tuy nhiên cường độ pic là nhỏ, chứng tỏ
các pha tiết ra kích thước nhỏ mịn.

Hình 3.43 Giản đồ nhiễu xạ tia Hình 3.44 Giản đồ đường cong
X mẫu BD6-20.
DSC các mẫu cơ nhiệt luyện.
Giản đồ phân tích nhiệt vi sai cho thấy vùng GP có nhiệt độ
hòa tan cực đại nhỏ hơn (pic I), đồng thời hình thành pha giả ổn
η’ tại nhiệt độ thấp hơn (pic II) khi tăng mức độ biến dạng.
3.4.2.2. Ảnh hưởng của chế độ cơ nhiệt luyện đến cơ tính
Bảng 3.11 Bảng ảnh hưởng của biến dạng, hóa già đến cơ tính
của hợp kim.
Độ cứng
Thời gian
Loại mẫu
trung bình
hóa già (h)
(HRB)
(T6)
BD3,5-23
BD6-20

BD8-17
BD10-15
BD14-13

24
23
20
17
15
13

90,5
91,2
91,7
92,1
92,5
93

Giới hạn bền
Độ giãn dài
kéo trung
tương đối trung
bình b
bình  (%)
(MPa)
585,3
13,6
616,9
13,0
640,4

11,8
645,5
11,2
648,2
10,1
651,5
8,6

Khi tăng mức độ biến dạng, rút ngắn được thời gian hóa già,
độ cứng đạt cực đại lớn hơn.
Các mẫu cơ nhiệt luyện có độ cứng, giới hạn bền kéo tăng,
tuy nhiên độ dãn dài giảm khi tăng mức độ biến dạng.
3.4.2.3. Ảnh hưởng của chế độ cơ nhiệt luyện đến mức độ ăn
mòn
a. Đánh giá mức độ ăn mòn bề mặt
Các mẫu cơ nhiệt luyện có mức độ biến dạng tăng, ăn mòn
bề mặt tăng. Theo tiêu chuẩn ASTM G34-01, các mẫu cơ nhiệt
luyện được đánh giá ở mức ăn mòn bề mặt ED.

19


a) Mẫu BD3,5-23 c) Mẫu BD6-20 d) Mẫu BD8-17 e) Mẫu BD10-15
Hình 3.46 Ảnh đánh giá ăn mòn bề mặt mẫu hợp kim được xử
lý chế độ cơ nhiệt luyện khác nhau sau khi ngâm dung dịch
đánh giá ăn mòn bề mặt (X1).
Bảng 3.12 Đánh giá tốc độ ăn mòn mẫu hợp kim sau cơ nhiệt
luyện khi ngâm trong dung dịch ăn mòn bề mặt.
Loại Khối lượng ban
mẫu

đầu (mg)
T6
56463
BD3,5-23
56467,3
BD4,5-22
56285,6
BD6-20
56593,6
BD8-17
56788,9
BD10-15
56475,1
BD14-13
56635,6

Khối lượng sau
ngâm 48h (mg)
55945,9
54043,1
53114,5
53123
52798,1
52051,4
50785,6

Tốc độ ăn mòn ρ
(mg/dm2.ngày đêm)
258,55
1212,1

1585,55
1735,3
1995,4
2211,85
2925

Mức độ biến dạng tăng, tốc độ ăn mòn bề mặt tăng, mẫu chế
độ T6 có mức độ ăn mòn bề mặt nhỏ hơn mẫu cơ nhiệt luyện.
b. Đánh giá mức độ ăn mòn biên giới

c) Mẫu BD8-17
b) Mẫu BD6-20
a) Mẫu BD3,5-23
Hình 3.48 Ảnh SEM đánh giá mức độ ăn mòn biên giới mẫu
hợp kim xử lý chế độ cơ nhiệt luyện khác nhau (X250).
Mẫu biến dạng tăng có mức độ ăn mòn biên giới tăng, các
mẫu BD3,5-23; BD6-20; BD8-17 có độ sâu ăn mòn biên giới lần lượt
là 66,235 µm; 73,995 µm; 84,985 µm. Mức độ ăn mòn biên giới
lớn hơn các chế độ T6, RRA, T76.
20


Ảnh hiển vi kỹ thuật số bề mặt, đánh giá độ sâu ăn mòn biên
giới có kết quả tương tự ảnh SEM.
c. Đánh giá ăn mòn bằng phương pháp phun muối
- Quan sát ảnh bề mặt mẫu cơ nhiệt luyện chế độ khác nhau
khi thử nghiệm tại các chu kỳ phun khác nhau thấy, các mẫu cơ
nhiệt luyện kém bền ăn mòn phun muối hơn so với mẫu T6.
- Quan sát ảnh bề mặt ăn mòn bằng thiết bị hiển vi kỹ thuật
số thấy, bề mặt các mẫu cơ nhiệt luyện bị ăn mòn mạnh sau 4

chu kỳ phun, độ sâu ăn mòn rất lớn, cụ thể: mẫu BD3,5-23CK4 có
độ sâu đến 20,65 μm; mẫu BD6-20CK4 có độ sâu đến 31,75 μm;
mẫu BD10-15CK4 có độ sâu đến 54,86 μm.
d. Đánh giá tính chất ăn mòn điện hóa

Hình 3.52 Giản đồ thế ăn mòn điện hóa của hợp kim ở các chế
độ xử lý nhiệt khác nhau trong dung dịch NaCl 3,5%.
Bảng 3.13 Một số thông số ăn mòn điện hóa các mẫu xử lý
nhiệt chế độ khác nhau.
STT
T6
T76-2
RRA2
BD6-20

Điện thế ăn Mật độ dòng ăn mòn Điện thế ăn mòn
mòn E (V)
j (A.cm-2)
lỗ Epit (V)
-1,125
1,892.10-6
-0,86
-1,047
3,198.10-7
-0,78
-1,111
6,526.10-7
-0,82
-1,136
2,662.10-5

-0,9

Các mẫu có điện thế ăn mòn âm hơn, mật độ dòng lớn sẽ dễ
bị ăn mòn. Do đó, độ bền ăn mòn giảm theo thứ tự T76-2,
RRA2, T6, BD6-20. Ngoài ra, các mẫu đó cũng dễ bị ăn mòn lỗ.
KẾT LUẬN
Qua nghiên cứu đã thu được các kết quả chính sau:
1. Đã nghiên cứu các chế độ tôi, hóa già 1 cấp T6 khác nhau
cho hợp kim nhôm nghiên cứu và lựa chọn được chế độ tôi và
hóa già 1 cấp T6 phù hợp.

21


- Chế độ lựa chọn là: nung 470 oC, giữ nhiệt trong 120 phút,
nguội nhanh bằng nước nguội; hóa già tại nhiệt độ T = 120 oC,
thời gian giữ nhiệt τgn = 24 h.
- Tổ chức thu được trong hạt ngoài các pha có kích thước cỡ
μm, còn có rất nhiều pha giả ổn định η’ nhỏ mịn cỡ 1 ÷ 3 nm,
mật độ cao phân bố trên nền và một số pha ổn định η kích thước
lớn hơn từ 15 ÷ 20 nm. Trên biên giới hạt là các pha ổn định η
nằm liên tục có kích thước gần 50 nm, dọc theo biên giới hạt
chưa xuất hiện vùng trống tiết pha.
- Cơ tính hợp kim sau xử lý chế độ T6 là khá cao, độ cứng đạt
90,5 HRB, giới hạn bền kéo 585,3 MPa, độ giãn dài tương đối
13,6 %. Tuy nhiên, độ bền ăn mòn không cao, tốc độ ăn mòn
258,55 (mg/dm2.ngày đêm), mức độ ăn mòn bề mặt EC theo tiêu
chuẩn ASTM G34-01; độ sâu ăn mòn biên giới 56,42 µm theo
tiêu chuẩn ASTM G110-92; độ sâu ăn mòn sau 4 chu kỳ phun
muối theo tiêu chuẩn TCVN 7699-2-52-2007 là 14,45 µm.

2. Đã nghiên cứu lựa chọn được chế độ xử lý nhiệt cho hợp
kim nhôm nghiên cứu đảm bảo mức độ chống ăn mòn cao. Chế
độ phù hợp là hóa già 2 cấp T76-2.
- Nung tôi ở 470 oC, giữ nhiệt trong 120 phút, nguội nhanh
bằng nước; hóa già cấp 1 tại nhiệt độ T1 = 120 oC, τgn1 = 10 h và
cấp 2 tại T2 = 165 oC, τgn2 = 15 h.
- Nhờ sự thực hiện hóa già 2 cấp, với cấp 2 ở nhiệt độ cao,
thời gian dài (15h), đã tạo ra sự thô hóa và gián đoạn các pha η
trên biên giới hạt, nhờ đó nâng cao tính bề ăn mòn. Tổ chức trong
hạt ngoài các pha liên kim có kích thước lớn cỡ μm, còn có nhiều
pha ổn định η kích thước 20 ÷ 30 nm, thậm chí lớn hơn 50 nm và
xen kẽ là các pha giả ổn định η’ kích thước nhỏ hơn 10 nm với
mật độ không cao. Trên biên giới hạt là các pha ổn định η kích
thước lớn hơn 60 nm nằm gián đoạn, dọc theo biên giới hạt có
các vùng trống tiết pha với bề rộng gần 100 nm.
- Tốc độ ăn mòn 204,35 (mg/dm2.ngày đêm), mức độ ăn mòn
bề mặt EA theo tiêu chuẩn ASTM G34-01; độ sâu ăn mòn biên
giới 15,32 µm theo tiêu chuẩn ASTM G110-92; bền ăn mòn khi
thử nghiệm phun muối tốt hơn mẫu T6. So sánh mức độ chống
ăn mòn T76-2 cao hơn so với T6 rất nhiều. Tuy nhiên chế độ
T76-2 nhận được cơ tính không cao, độ cứng đạt 82 HRB, giới

22


hạn bền kéo đạt 520 MPa, độ giãn dài tương đối 12,8 %. So sánh
với chế độ T6, độ bền và độ cứng mẫu T76-2 nhỏ hơn.
3. Đã nghiên cứu lựa chọn được chế độ xử lý nhiệt cho hợp kim
nhôm nghiên cứu đảm bảo dung hòa độ bền cơ tính và mức độ
chống ăn mòn khá cao. Chế độ phù hợp là hóa già 3 cấp RRA2.

- Nung tôi ở 470 oC, giữ nhiệt trong 120 phút, nguội nhanh
bằng nước nguội; hóa già cấp 1 tại T1 = 120 oC, τgn1 = 16 h; hóa
già cấp 2 tại T2 = 200 oC, τgn2 = 10 phút, nguội nhanh trong nước
nguội; hóa già cấp 3 tại T3 = 120 oC, τgn3 = 20 h.
- Nhờ thực hiện hóa già cấp 2 ở nhiệt độ cao (cao hơn chế độ
T76) nhưng với thời gian ngắn (chỉ 10 phút), đã tạo ra được tổ
chức có pha η trên biên giới thô hóa và gián đoạn, song mức độ
kém hơn chế độ T76. Tổ chức tế vi trong hạt có các pha liên kim
kích thước lớn cỡ μm, vùng GP và các pha giả ổn định η’ kích
thước nhỏ mịn hơn cỡ nm xuất hiện với mật độ cao, một số pha
ổn định η kích thước lớn hơn (cỡ hàng chục nm). Trên biên giới
hạt là các pha ổn định η kích thước khá lớn (gần 60 nm) nằm
gián đoạn, dọc theo biên giới có một số vùng trống tiết pha với bề
rộng không lớn khoảng 40 nm.
- Cơ tính hợp kim sau chế độ RRA2 khá cao, độ cứng đạt 89,5
HRB, giới hạn bền kéo đạt 584 MPa, độ giãn dài tương đối 12,3
%. Độ bền cơ tính này tương đương mẫu T6, lớn hơn so với mẫu
T76-2. Đồng thời mức độ chống ăn mòn mẫu RRA2 khá cao, tốc
độ ăn mòn 218,55 (mg/dm2.ngày đêm), mức độ ăn mòn bề mặt EB
theo tiêu chuẩn ASTM G34-01; độ sâu ăn mòn biên giới 37,60 µm
theo tiêu chuẩn ASTM G110-92; bền ăn mòn khi thử nghiệm phun
muối tốt hơn mẫu T6. So sánh mức độ chống ăn mòn, RRA2 có độ
bền ăn mòn tốt hơn mẫu T6, nhưng nhỏ hơn chế độ T76-2.
4. Đã nghiên cứu lựa chọn được chế độ cơ nhiệt luyện cho
hợp kim nhôm nghiên cứu đảm bảo cơ tính rất cao. Chế độ phù
hợp là cơ nhiệt luyện T661.
- Nung tôi ở 470 oC trong thời gian 120 phút, làm nguội
nhanh bằng nước nguội; cán biến dạng 6 %; hóa già nhân tạo tại
nhiệt độ 120 oC, giữ nhiệt trong 20 h.
- Nhờ có quá trình biến dạng trước hóa già, sự xuất hiện của

các lệch vừa tăng bền, đồng thời vừa tạo điều kiện dễ dàng cho
việc tạo mầm, do vậy tăng mật độ tiết pha hóa bền khi hóa già
tiếp theo. Tổ chức tế vi trong hạt gồm các pha có kích thước lớn
23


cỡ μm, nhiều pha η’ nhỏ mịn kích thước 1 ÷ 3 nm, mật độ cao,
phân bố đều (giống như mẫu T6) nằm xen kẽ giữa các búi lệch,
trong hạt còn có nhiều lệch mạng. Gần biên giới hạt là tập hợp
của nhiều lệch tạo thành các búi.
- Cơ tính hợp kim sau T661 rất cao, độ cứng đạt 91,7 HRB
(tương đương 191 HB), độ bền đạt 640,4 MPa, độ giãn dài tương
đối 11,8 %. Độ bền cơ tính này cao hơn rất nhiều so với các chế
độ xử lý nhiệt khác như: mẫu T6, RRA, T76. Tuy nhiên, mức độ
chống ăn mòn sau T661 không cao, tốc độ ăn mòn 1735,3
(mg/dm2.ngày đêm), mức độ ăn mòn bề mặt ED theo tiêu chuẩn
ASTM G34-01; độ sâu ăn mòn biên giới 76,06 µm theo tiêu
chuẩn ASTM G110-92; bền ăn mòn khi thử nghiệm phun muối
nhỏ hơn mẫu T6. So sánh mức độ chống ăn mòn, chế độ T661
kém hơn so với các chế độ T6, RRA2, T76-2.
* KIẾN NGHỊ:
1. Trên cơ sở từ các kết quả nghiên cứu của luận án, các nhà
sản xuất có thể lựa chọn được chế độ xử lý nhiệt khác nhau đối
với hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu cho
từng sản phẩm của mình, cụ thể:
- Các sản phẩm làm việc trong môi trường ít bị ăn mòn, độ
bền cơ tính cần phải tương đối cao thì lựa chọn chế độ hóa già 1
cấp T6.
- Các sản phẩm làm việc trong môi trường dễ bị ăn mòn, độ
bền cơ tính không cần phải cao thì lựa chọn chế độ hóa già 2

cấp T76-2.
- Các sản phẩm làm việc trong điều kiện dễ bị ăn mòn, độ bền
cơ tính yêu cầu phải cao thì lựa chọn chế độ hóa già 3 cấp RRA2.
- Các sản phẩm không làm việc trong môi trường bị ăn mòn,
độ bền cơ tính yêu cầu rất cao thì lựa chọn chế độ cơ nhiệt
luyện BD6-20.
2. Nghiên cứu này có thể làm cơ sở để áp dụng cho một số loại
hợp kim nhôm khác như: Al-Zn-Mg; Al-Zn-Mg-Cu-Ag; Al-ZnMg-Cu-Ni; Al-Zn-Mg-Cu-Zr; Al-Cu-Li; Al-Li-Cu-Mg-(Ag);…
3. Nghiên cứu cũng có thể làm cơ sở để tiếp tục phát triển,
tìm hiểu sâu hơn các chế độ xử lý nhiệt khác như: T6I6, T9I6…
đối với mác hợp kim tương đương B95 hay 7075 nói riêng và
hệ hợp kim Al-Zn-Mg-Cu nói chung.

24