NOS HNVHL WVHd BO GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO TRUONG DAI IOC BACH KIIOA ITA NOI LUAN VAN THAC SI KHOA HOC NGÀNH : CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ Q 2 @ a 2 MO PHONG S6 QUA TRINH EP TITAN mw +? ^ a “4 4 at ^ = TRONG KÊNH GẤP KHÚC CÓ TIẾT DIỆN Ö_ | KHÔNG ĐỔI NHẰM TẠO CẤU TRÚC NANÔ THA PHAM THANH SƠN 9007 - 700Z Tà Nội 2006 HÀ NỘI — 2006 BO GIAO DUC VA DAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NOL LUAN VAN THAC Si KHOA HOC MO PHONG 86 QUA TRINH EP TITAN TRONG KÊNH GẤP KHÚC CÓ TIẾT DIỆN KHÔNG ĐỔI NHẰM TẠO CẤU TRÚC NANÔ 'NGÀNH: CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ PHAM ‘HANH SON Người hướng dẫn khoa học: GS. NGUYÊN TRỌNG GIẢNG HÀ NỘI - 2006 LOI CAM DOAN Sau quá trình lăn v nghiêm túc tác giả đã hoàn thành bản luận văn với đề lài: “M2 phỏng số quá trình ép Titan trong kênh gấp khúc có tiết điện không đổi nhằm tạo cấu trúc nan”. Tác giả xin cam đoan rằng toàn bộ những kết quả được tình bầy trang luận văn này là công tình do chính tác giả thực hiện và chưa được công bố trên bất kỳ một tạp trí nào. Nếu không đứng như vậy.
tác giả xin hoan toan chịu trách nhiệm. -IV- DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TÁT bee (Bulk-centered cubic): Lập phương tâm khối CAP (Hqual Channel Angular Pressing): Ép trong kênh gấp khúc có tiết diện không đổi fcc (Face-centered cubic): Lap phương tâm mat hep (Hexagonal closc-paokcd): Sáu phương xếp chặt. MF (Multiple Forging): Rèn đa chiều NSM (Nanostructured Materials): Vat ligu cấu trúc nanô. SPD (Severe Plastic Deformation): Bién dang déo khéc liét.
SPTS (Scvere Plastic Torsion Straining): Bign dang déo xoiin khide ligt TEM (Transmission Flectron Microscopy): Hiém vi dign tit truyén qua. -Il- MUC LUC Trang Lời cam đoan Mục lục II Danh mục các chữ viết lất IV Danh mục các hình vẽ Vv Ti mở dầu IX Chương l: PHƯƠNG PHAP CH AO VẬT LIỆU CẤU TRÚC NANO BANG BIEN DANG DEO KHOC LIST SPD OL 1. Tổng quan về phương pháp biến dạng dẻo khốc liệt - SPD 1. Phương pháp SPID và sự hình thành những cấu trúc nanô 1.
Kỹ thuật và những chế độ SPD 03 1. Đặc trmg cấu trúc nanô và sự hình thành của chúng 12 1. Kết luận 24 Chương 2 PHAN MEM ANSYS ỨNG DUNG TRONG MO PHONG SỐ CÁC QUA TRÌNH BIẾN DẠNG LỚN 26 1. Giới thiệu chung về ANSYS 26 22.
Kết cấu của phần mễm ANSYS 37 2. Giải bài toán (solution) 49 2.2, ANSYS trong mô phỏng số các quá trình biến dạng lớn 51 2. Kết luận 52 Chuong 3: MO PHONG QUA TRINH EP TITAN TRONG KENH GẤP KIÚC CÓ TIẾT DIỆN KHÔNG DỔI.1, Tổng quan chung vé Titan 53 3. Giới thiệu chung về Titan 33 3,1,2.
Tinh chat vat ly cia Titan 54 -VI- Hình 1. Mô hình biến đổi của cấu trúc khuyết tật ở những giai đoạn khác nhau trong quá trình biến dựng dẻo khốc liệt - SPD Tĩnh 2. Mô hình vật liệu biến cứng đẳng hướng nhiều đoạn tuyến tính Hinh 2.2: “Pree meshs” va “Mapped meshs” Hình 2. Chia lưới theo kiểu tự do và kiểu bản đồ Hình 2.
Dạng phần tử là hình khối hộp Tĩnh 2.c: Ví dụ minh hoạ về chia lưới ïheo kiếu “bán để” Hình 2. Chia lưới theo block trong ANSYS Hình 2. Chia lạt lưới với phân tử tứ giác Hình 2. Chia lại lưới với phần tử tam giác Hình 2.
Phân chia cấp 4 đối với phần tử tứ giác Hình 2. Phần tử trong bài toán tiếp xúc Hình 3. Ảnh chụp cấu trúc tế vi của mẫu Titan với những mặt cắt khác nhau (độ phóng đại là 500) 53 Tũnh 3. Mô hình hình học của bài toán ECAP_ 90% Hình 3.
Mô hình 3D của bài toán ép Ti trong khuôn CAP 57 Hinh 3. Phan tir SOLID 186 58 Hinh 3.3, Phan tt SOLID 187 59 Hình 3. Mô hình chia lưới phần tử hữu han. Cặp tiếp xúc giữa phôi và khuôn trong bài toán ép THan trong quá trình RCAP él Hình 3.
Các dạng của phần tử TARGET 170 62 Hình 3. Phần tứ CONTA 174 63 -VI- Hình 1. Mô hình biến đổi của cấu trúc khuyết tật ở những giai đoạn khác nhau trong quá trình biến dựng dẻo khốc liệt - SPD Tĩnh 2. Mô hình vật liệu biến cứng đẳng hướng nhiều đoạn tuyến tính Hinh 2.2: “Pree meshs” va “Mapped meshs” Hình 2.
Chia lưới theo kiểu tự do và kiểu bản đồ Hình 2. Dạng phần tử là hình khối hộp Tĩnh 2.c: Ví dụ minh hoạ về chia lưới ïheo kiếu “bán để” Hình 2. Chia lưới theo block trong ANSYS Hình 2. Chia lạt lưới với phân tử tứ giác Hình 2.
Chia lại lưới với phần tử tam giác Hình 2. Phân chia cấp 4 đối với phần tử tứ giác Hình 2. Phần tử trong bài toán tiếp xúc Hình 3. Ảnh chụp cấu trúc tế vi của mẫu Titan với những mặt cắt khác nhau (độ phóng đại là 500) 53 Tũnh 3.
Mô hình hình học của bài toán ECAP_ 90% Hình 3. Mô hình 3D của bài toán ép Ti trong khuôn CAP 57 Hinh 3. Phan tir SOLID 186 58 Hinh 3.3, Phan tt SOLID 187 59 Hình 3. Mô hình chia lưới phần tử hữu han.
Cặp tiếp xúc giữa phôi và khuôn trong bài toán ép THan trong quá trình RCAP él Hình 3. Các dạng của phần tử TARGET 170 62 Hình 3. Phần tứ CONTA 174 63 -Il- MUC LUC Trang Lời cam đoan Mục lục II Danh mục các chữ viết lất IV Danh mục các hình vẽ Vv Ti mở dầu IX Chương l: PHƯƠNG PHAP CH AO VẬT LIỆU CẤU TRÚC NANO BANG BIEN DANG DEO KHOC LIST SPD OL 1. Tổng quan về phương pháp biến dạng dẻo khốc liệt - SPD 1.
Phương pháp SPID và sự hình thành những cấu trúc nanô 1. Kỹ thuật và những chế độ SPD 03 1. Đặc trmg cấu trúc nanô và sự hình thành của chúng 12 1. Kết luận 24 Chương 2 PHAN MEM ANSYS ỨNG DUNG TRONG MO PHONG SỐ CÁC QUA TRÌNH BIẾN DẠNG LỚN 26 1.
Giới thiệu chung về ANSYS 26 22. Kết cấu của phần mễm ANSYS 37 2. Giải bài toán (solution) 49 2.2, ANSYS trong mô phỏng số các quá trình biến dạng lớn 51 2. Kết luận 52 Chuong 3: MO PHONG QUA TRINH EP TITAN TRONG KENH GẤP KIÚC CÓ TIẾT DIỆN KHÔNG DỔI.1, Tổng quan chung vé Titan 53 3.
Giới thiệu chung về Titan 33 3,1,2. Tinh chat vat ly cia Titan 54 -Il- 3. Mang tinh thé cia Titan 3. Đặc điểm của chuyển biển pha trong Tỉ 3,1.
Ứng dụng của Titan Xây dựng bài toán ép phôi tian bằng phương pháp HCAP 3. Xây đựng mô tình 3. Xác định kiểu phần tử và thuộc tính vật liệu 3. Chia lưới phần tử hữu hạn 3.
Xác định cặp liếp xúc và phần tử tiếp xúc 3. Đặt tải và giải bài toán 3.3 Kết quả tính toán và phân tích 65 3. Kết quả mô phỏng quá trình ECAP 9Œ 3. Kết quả mô phông quá trình ECAP 120 72 3.
Phân tích kết quả mỡ phỏng quá trình BCAP 80 3. Thí nghiệm ép Titan trong kênh gấp khúc 120% 83 3. Các thiết bị thí nghiệm 83 3. Các bước tiến hành thí nghiệm 86 3.
Kết quả thí nghiệm và phần tích 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 9L DANH MỤC CÁC HINH VE VA BO THI ‘Trang Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của quá trình biến dạng xoắn dưới áp lực cao Hình 1. Sơ đồ mô tả qué trinh ECAP Hình 1. Nguyên lý của RCAP 08 Hình 1.
Các cách tiến hành của quá trình RCAP. Cơ chế dịch chuyến mẫu trong quá trình BCAP Hình 1. Những hướng địch chu yến trong quá trình ECAP theo lộ trình 10 Hình 1. Nguyên lý của rèn đa chiêu 11 llnh 1.
Đặc trưng phép khảo sát bằng kính hiểm vi TEM của đồng (Cu) cấu trúc nanô, chế tạo bằng biến dạng xoắn khốc liệt 13 llnh 1. Đặc trưng phép khảo sát bằng kính hiểm vì TEM của đồng (Cu) cấu trúc nanô chế tạo bởi quá trình BCAP 15 Hình 1. Cau tric hai pha của hợp kim Zn-22% AI chịu su bién dang xoắn khốc liệt ở nhiệt độ phòng l6 Hình 1,11. Cấu trúc của thép cacbon cao (1,2%) 17 Hình 1.
Cấu trúc vi mô của hợp km AI-7,5%11 18 Hình 1. Đặc trưng phép khảo sát bằng kính hiểm vi TEM của Silicon cấu trúc nanô, tạo ra bởi biến dạng xoắn khốc liệt Hình 1. Đặc trưng cấu trúc vỉ mô của hỗn hợp Al6001 + 10%AI›0:, sau khi biển dạng xoắn khốc liệt 2I Hình 1. Đặc trưng phép khảo sát bằng kính hiểm vi TEM đối với Ammeo-Fe cấu trúc nanõ chịu biến dạng xoắn khốc liệt - VI0D- Hình 3.
Biến đạng theo phương X (ma sát p= 0. Biến dạng theo phương X (ma sát ¿ = 0. Cường dộ biến dạng ¢; (ma sat 1 = 0. Cường độ biến dạng & (ana sil pp = 0.
Áp lực thuỷ tinh (ma sắt = 0. Áp lực thuỷ tỉnh (ma sát u = 0. Đồ thị mô tả chuyển vị của phối trong quá trình BCAP ở những trường hợp khác nhau 82 Hình 3. Đồ thị mô tả chuyển vị của phôi trong vùng biến dạng ở quá trình ZCAP đối với những trường hợp khác nhau 82 Hình 3.
Ban vé chị tiết khuôn ép có kênh gấp khúc 120° 84 Hình 3. Khuôn ECAP 1209, đề gá dược chế tạo tại trường ĐHBK Hà Nội 84 Hình 3. Máy ép thuỷ lực 100 tấn (STBNHØ1-100) 85 Tlnh 3. Lồ nung liên tục IIK 40.24 với hệ thống điều khiển SH-40Li 86 Hình 3.
Phôi ép Litan trước khi biến dạng 86 Hình 3. Giản đồ tiến trình nung phôi và khuôn trong lò 87 Tĩnh 3. Ép phôi Titan trên máy ép thuỷ lực chuyên dụng 109 tấn 87 Hình 3. Phối được ép trong khuôn ECAP_120° 88 Hình 3.
Mẫu phôi Tian ép lần thứ nhất (a) và lần thứ hai (b) trong kênh gấp khúc 120? 88 DANH MỤC CÁC HINH VE VA BO THI ‘Trang Hình 1. Sơ đồ nguyên lý của quá trình biến dạng xoắn dưới áp lực cao Hình 1. Sơ đồ mô tả qué trinh ECAP Hình 1. Nguyên lý của RCAP 08 Hình 1.
Các cách tiến hành của quá trình RCAP. Cơ chế dịch chuyến mẫu trong quá trình BCAP Hình 1. Những hướng địch chu yến trong quá trình ECAP theo lộ trình 10 Hình 1. Nguyên lý của rèn đa chiêu 11 llnh 1.
Đặc trưng phép khảo sát bằng kính hiểm vi TEM của đồng (Cu) cấu trúc nanô, chế tạo bằng biến dạng xoắn khốc liệt 13 llnh 1. Đặc trưng phép khảo sát bằng kính hiểm vì TEM của đồng (Cu) cấu trúc nanô chế tạo bởi quá trình BCAP 15 Hình 1. Cau tric hai pha của hợp kim Zn-22% AI chịu su bién dang xoắn khốc liệt ở nhiệt độ phòng l6 Hình 1,11. Cấu trúc của thép cacbon cao (1,2%) 17 Hình 1.
Cấu trúc vi mô của hợp km AI-7,5%11 18 Hình 1.