Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của chế độ nhiệt luyện đến tính chất hợp kim nhôm độ bền cao hệ ...

• Tác giả: Ngô Minh Tiến
• Người hướng dẫn: PGS. Phùng Thị Tố Hằng
• Trường học: Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật liệu học
• Đề tài: Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ nhiệt luyện đến tính chất hợp kim nhôm độ bền cao
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. MỞ ĐẦU
• 2. HỢP KIM NHÔM ĐỘ BỀN CAO HỆ Al-Zn-Mg-Cu
• 2.1. Hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu
• 2.2. Thành phần và ký hiệu
• 2.3. Đặc điểm tổ chức tế vi và cơ tính của hợp kim
• 2.4. Ảnh hưởng của các nguyên tố hợp kim phụ
• 2.5. Hợp kim nhôm độ bền cao B95
• 2.6. Tổ chức tế vi của hợp kim nhôm B95
• 2.7. Một số tính chất của hợp kim B95
• 2.8. Chế độ xử lý nhiệt cho hợp kim nhôm B95
• 2.8.1. Chế độ ủ kết tinh lại
• 2.8.2. Thời gian giữ nhiệt. Tốc độ nguội khi tôi nhôm
• 2.9. Nhiệt động học quá trình tiết pha khi hóa già từ dung dịch rắn
• 2.9.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hóa già
• 2.9.2. Sự tiết pha trong hợp kim B95 khi hóa già
• 2.9.3. Sự thay đổi tổ chức khi hóa già
• 2.10. Cơ chế hóa bền trong hợp kim hóa bền bằng tiết pha hóa già
• 2.11. Cơ chế ăn mòn ứng suất trong hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu
• 2.12. Một số chế độ hóa già hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu
• 2.12.1. Chế độ hóa già 1 cấp hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu
• 2.12.2. Chế độ hóa già nhiều giai đoạn hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu
• 2.12.3. Chế độ hóa già kết hợp với biến dạng hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu (cơ nhiệt luyện)
• 2.13. Tình hình nghiên cứu công nghệ xử lý nhiệt và ứng dụng hợp kim nhôm độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu trên thế giới và trong nước
• 2.13.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 2.13.2. Các nghiên cứu xử lý nhiệt tôi + hóa già (hóa già 1 cấp T6)
• 2.13.3. Các nghiên cứu xử lý nhiệt tôi + hóa già phân cấp
• 2.13.4. Các phương pháp xử lý cơ nhiệt luyện
• 2.13.5. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 3.2. Thiết bị xử lý nhiệt và chế tạo mẫu
• 3.3. Thiết bị kiểm tra, phân tích, đánh giá
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp thực nghiệm
• 3.4.2. Xác lập qui trình tôi
• 3.4.2.1. Hóa già nhân tạo 1 cấp (hóa già truyền thống, ký hiệu T6)
• 3.4.2.2. Hóa già kết hợp với biến dạng (cơ nhiệt luyện, ký hiệu T661)
• 3.4.3. Mẫu nghiên cứu
• 3.4.4. Phương pháp đánh giá tổ chức, tính chất
• 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 4.1. Xác lập qui trình tôi
• 4.2. Xác lập nhiệt độ tôi
• 4.3. Xác lập thời gian giữ nhiệt khi tôi
• 4.4. Nghiên cứu chế độ hóa già truyền thống (T6)
• 4.4.1. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T6 đến cơ tính
• 4.4.2. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T6 đến tổ chức tế vi
• 4.4.3. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T6 đến mức độ ăn mòn
• 4.5. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già phân cấp
• 4.5.1. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già 2 cấp (T76)
• 4.5.2. Ảnh hưởng chế độ hóa già T76 đến tổ chức tế vi
• 4.5.3. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T76 đến cơ tính
• 4.5.4. Ảnh hưởng của chế độ hóa già T76 đến mức độ ăn mòn
• 4.6. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già 3 cấp (RRA)
• 4.6.1. Ảnh hưởng của chế độ hóa già trung gian RA đến tổ chức tế vi
• 4.6.2. Tổ chức và tính chất của mẫu hợp kim sau hóa già 3 cấp RRA
• 4.7. Nghiên cứu lựa chọn chế độ xử lý nhiệt kết hợp biến dạng và hóa già (cơ nhiệt luyện)
• 4.7.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ biến dạng sau tôi đến tổ chức và tính chất hợp kim
• 4.7.2. Ảnh hưởng của mức độ biến dạng đến tổ chức tế vi
• 4.7.3. Ảnh hưởng của mức độ biến dạng đến cơ tính
• 4.7.4. Nghiên cứu lựa chọn chế độ hóa già sau khi biến dạng
• 4.7.5. Ảnh hưởng của chế độ cơ nhiệt luyện đến tổ chức tế vi
• 4.7.6. Ảnh hưởng của chế độ cơ nhiệt luyện đến cơ tính
• 4.7.7. Ảnh hưởng của chế độ cơ nhiệt luyện đến mức độ chống ăn mòn
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về hợp kim nhôm độ bền cao

Hợp kim nhôm độ bền cao, đặc biệt là hệ Al-Zn-Mg-Cu, đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp. Những hợp kim này nổi bật với tính chất cơ học vượt trội, nhẹ và khả năng chống ăn mòn tốt. Tuy nhiên, để đạt được những tính chất này, việc áp dụng chế độ nhiệt luyện là rất quan trọng. Nghiên cứu cho thấy rằng chế độ nhiệt luyện không chỉ ảnh hưởng đến tính chất hợp kim nhôm mà còn quyết định đến độ bền và khả năng chống ăn mòn của chúng. Theo các tài liệu nghiên cứu, hợp kim B95 (tương đương với 7075) là một trong những loại hợp kim nhôm được sử dụng phổ biến nhất trong ngành hàng không và quân sự. Việc lựa chọn chế độ xử lý nhiệt phù hợp sẽ giúp tối ưu hóa các chỉ tiêu cơ lý tính của hợp kim này.

II. Ảnh hưởng của chế độ nhiệt luyện đến tính chất cơ học

Chế độ nhiệt luyện bao gồm các bước như ủ, tôi và hóa già, mỗi bước đều có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của hợp kim nhôm. Nghiên cứu cho thấy rằng tính chất cơ học của hợp kim nhôm có thể được cải thiện đáng kể thông qua việc điều chỉnh các thông số trong quá trình nhiệt luyện. Cụ thể, việc tăng nhiệt độ và thời gian giữ nhiệt trong quá trình tôi có thể dẫn đến sự gia tăng độ bền kéo và độ cứng của hợp kim. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc tăng cường độ bền có thể đi kèm với sự giảm khả năng chống ăn mòn, đặc biệt là ăn mòn ứng suất. Do đó, việc tối ưu hóa chế độ nhiệt luyện là cần thiết để đạt được sự cân bằng giữa độ bền và khả năng chống ăn mòn.

III. Nghiên cứu các chế độ hóa già khác nhau

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các chế độ hóa già khác nhau, như hóa già một cấp (T6) và hóa già nhiều cấp (T76, RRA), có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất hợp kim nhôm. Chế độ hóa già T6 thường mang lại độ bền cao nhưng lại nhạy cảm với ăn mòn ứng suất. Ngược lại, chế độ hóa già nhiều cấp có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn nhưng có thể làm giảm độ bền. Việc lựa chọn chế độ hóa già phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp giữa biến dạng và hóa già có thể mang lại những cải tiến đáng kể về tính chất vật liệu. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển các hợp kim nhôm độ bền cao với tính năng vượt trội.

IV. Ứng dụng thực tiễn của hợp kim nhôm độ bền cao

Hợp kim nhôm độ bền cao, đặc biệt là hệ Al-Zn-Mg-Cu, đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không, quân sự và dân dụng. Các sản phẩm từ hợp kim này không chỉ đáp ứng yêu cầu về độ bền mà còn có trọng lượng nhẹ, giúp tiết kiệm năng lượng trong quá trình vận chuyển. Việc áp dụng công nghệ chế tạo và xử lý nhiệt hiện đại đã giúp nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các sản phẩm. Hợp kim B95, với độ bền cao, được sử dụng trong các chi tiết quan trọng như cánh máy bay và khung máy bay, cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm mới. Sự kết hợp giữa chế độ nhiệt luyện và công nghệ chế tạo tiên tiến sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp chế tạo.