I. Giới thiệu về công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt
Luận án tiến sĩ này tập trung nghiên cứu công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt (SPD), một phương pháp tạo hình vật liệu kim loại nhằm thay đổi cấu trúc và tính chất vật liệu. SPD được sử dụng để tạo ra các kim loại có hạt siêu mịn và nano, mang lại các đặc tính cơ học và vật lý đặc biệt. Kỹ thuật ECAP (Equal Channel Angular Pressing) là một trong những phương pháp tiêu biểu của SPD, được nghiên cứu sâu trong luận án. Mục tiêu của nghiên cứu là hoàn thiện cơ sở lý thuyết và công nghệ SPD, đặc biệt là trong việc ngăn ngừa phá hủy dẻo dưới áp lực thủy tĩnh cao.
1.1. Tổng quan về SPD và ECAP
SPD là một phương pháp tạo hình vật liệu kim loại thông qua biến dạng dẻo dưới áp lực cao, nhằm tạo ra các hạt siêu mịn và nano. ECAP là kỹ thuật tiêu biểu, sử dụng khuôn gấp khúc để tạo biến dạng dẻo mãnh liệt. Luận án nhấn mạnh các vấn đề còn tồn tại trong lý thuyết và công nghệ SPD, đồng thời đề xuất hướng nghiên cứu mới để cải thiện quá trình biến dạng.
1.2. Mục tiêu và ý nghĩa của nghiên cứu
Mục tiêu chính của luận án là hiểu rõ ảnh hưởng của các yếu tố như ma sát, áp lực thủy tĩnh và biến dạng đến các thông số công nghệ trong quá trình SPD. Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các vật liệu kim loại có tính chất cơ học vượt trội, ứng dụng trong các ngành công nghiệp hiện đại.
II. Nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng quá trình ECAP
Chương này tập trung vào nghiên cứu lý thuyết và mô phỏng số quá trình ECAP. Luận án sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng trong vùng dẻo. Các yếu tố như ma sát, góc ép và áp lực thủy tĩnh được đánh giá để xác định các thông số công nghệ tối ưu. Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố ứng suất và biến dạng trên bề mặt tiếp xúc giữa phôi và khuôn, giúp thiết kế hệ thống khuôn và đồ gá hiệu quả.
2.1. Phương pháp mô phỏng số
Luận án sử dụng phần mềm DEFORM để mô phỏng quá trình ECAP. Phương pháp phần tử hữu hạn được áp dụng để phân tích trạng thái ứng suất và biến dạng, giúp xác định các thông số công nghệ như lực ép, mức độ biến dạng và ảnh hưởng của ma sát. Kết quả mô phỏng được so sánh với các tính toán lý thuyết để đảm bảo độ chính xác.
2.2. Ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ
Các yếu tố như ma sát, góc ép và áp lực thủy tĩnh có ảnh hưởng lớn đến quá trình ECAP. Luận án phân tích sự phân bố ứng suất trên bề mặt tiếp xúc giữa phôi và khuôn, đồng thời đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố này đến khả năng biến dạng của vật liệu. Kết quả nghiên cứu giúp tối ưu hóa quá trình tạo hình và nâng cao chất lượng sản phẩm.
III. Thực nghiệm và kết quả nghiên cứu
Chương này trình bày kết quả thực nghiệm về quá trình ECAP trên các vật liệu như đồng, nhôm Al7075 và titan. Luận án thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị thí nghiệm, bao gồm máy ép thủy lực và khuôn ghép. Các thí nghiệm được thực hiện với các thông số công nghệ khác nhau, và kết quả được đánh giá thông qua các thiết bị như kính hiển vi điện tử và máy kéo vạn năng. Kết quả cho thấy sự cải thiện đáng kể về tổ chức hạt và tính chất cơ học của vật liệu sau quá trình ECAP.
3.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị
Luận án thiết kế và chế tạo hệ thống thiết bị thí nghiệm, bao gồm máy ép thủy lực và khuôn ghép, để thực hiện quá trình ECAP. Thiết bị được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu về áp lực cao và kiểm soát đối áp, giúp thực hiện quá trình biến dạng dẻo mãnh liệt trên các vật liệu khác nhau.
3.2. Kết quả thực nghiệm
Các thí nghiệm được thực hiện trên vật liệu đồng, nhôm Al7075 và titan với các thông số công nghệ khác nhau. Kết quả cho thấy sự cải thiện đáng kể về tổ chức hạt và tính chất cơ học của vật liệu sau quá trình ECAP. Các thiết bị như kính hiển vi điện tử và máy kéo vạn năng được sử dụng để đánh giá kết quả thực nghiệm.
IV. Kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo
Luận án đã đạt được các kết quả quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển công nghệ biến dạng dẻo mãnh liệt. Các kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện đáng kể về tổ chức hạt và tính chất cơ học của vật liệu sau quá trình ECAP. Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số công nghệ và mở rộng ứng dụng của SPD trong các ngành công nghiệp khác nhau.
4.1. Kết quả đạt được
Luận án đã hoàn thiện cơ sở lý thuyết và công nghệ SPD, đặc biệt là kỹ thuật ECAP. Các kết quả thực nghiệm cho thấy sự cải thiện đáng kể về tổ chức hạt và tính chất cơ học của vật liệu, mở ra nhiều ứng dụng tiềm năng trong các ngành công nghiệp.
4.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo
Hướng nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa các thông số công nghệ và mở rộng ứng dụng của SPD trong các ngành công nghiệp khác nhau. Nghiên cứu cũng sẽ tập trung vào việc phát triển các vật liệu mới với tính chất cơ học và vật lý vượt trội.
