Luận án Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu compozit nền Al-Ti cốt hạt Al₂O₃ in-situ

1. Lý do lựa chọn đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ nói chung, khoa học công nghệ

vật liệu cũng có sự phát triển mạnh mẽ. Bởi lẽ, vật liệu là một yếu tố thiết yếu quyết

định sự phát triển công nghiệp mọi quốc gia. Công nghiệp càng phát triển, yêu cầu

về chất lượng vật liệu càng cao, trình độ công nghệ sản xuất vật liệu càng hiện đại.

Vì vậy, khoa học và công nghệ cần liên tục đổi mới, tiếp thu và sáng tạo các phương

pháp công nghệ mới tiên tiến, hiện đại một cách kịp thời nhằm góp phần tích cực, có

hiệu quả vào sự nghiệp Công nghiệp hoá, Hiện đại hoá đất nước, đồng thời hội nhập

từng bước với các nước trong khu vực và trên thế giới. Sự đổi mới công nghệ, trong

đó có sự phát triển công nghệ vật liệu, là một đòi hỏi khách quan trước yêu cầu phát

triển của nền kinh tế - xã hội Việt Nam.

Trước thực tế đó, trong lĩnh vực công nghệ vật liệu, bên cạnh các công nghệ

truyền thống cần phải phát triển các công nghệ mới nhằm chế tạo các vật liệu có

những tính chất đặc biệt, có khả năng đảm bảo tính ổn định cho các thiết bị máy móc

hiện đại làm việc trong điều kiện khắc nghiệt. Như một quy luật tất yếu, nhiều loại

vật liệu mới đã ra đời. Vật liệu compozit ra đời cũng trong xu hướng phát triển đó và

ngày càng có vị trí quan trọng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp của nền kinh tế quốc

dân và quốc phòng.

Compozit đã kết hợp được nhiều tính chất ưu việt của các loại vật liệu khác hoặc

tạo ra những tính chất hoàn toàn mới có khả năng thỏa mãn yêu cầu rất đa dạng và

phong phú của nền công nghiệp phát triển hiện nay cũng như trong tương lai với các

tính năng đặc biệt như: độ bền cao, tỉ trọng thấp, chịu mài mòn, làm việc trong điều

kiện áp suất, nhiệt độ cao và một số tính năng khác mà vật liệu truyền thống không

có được. Do đó, compozit nói chung và vật liệu compozit nền kim loại nói riêng ngày

càng thu hút được sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, nhà sản xuất và được ứng

dụng rộng rãi để thay thế dần vật liệu truyền thống trong nhiều lĩnh vực của nền kinh

tế quốc dân hiện nay.

Compozit trên cơ sở nền pha Al-Ti mang lại cho vật liệu các tính chất đặc trưng

như độ cứng vững cao, tỉ trọng thấp, khả năng chống oxi hóa và độ bền được cải thiện

mạnh cùng với đó là sự có mặt của cốt hạt tăng bền Al2O3 đang là hướng nghiên

cứu rất có triển vọng ứng dụng trong các ngành công nghiệp tiên tiến hiện nay như

hàng không, ô tô, y sinh.

Ở nước ta, việc nghiên cứu chế tạo compozit, đặc biệt là compozit nền kim loại

còn rất hạn chế. Việc nghiên cứu compozit nền kim loại, được phát triển theo hai

hướng chính, đó là: nghiên cứu các phương pháp chế tạo vật liệu và nghiên cứu công

nghệ tạo hình các chi tiết, sản phẩm từ compozit nền kim loại. Có thể nói, đây là lĩnh

vực nghiên cứu vật liệu mới tiềm năng, đầy triển vọng. Căn cứ vào nhu cầu thực tiễn

của vật liệu và mong muốn làm sáng tỏ một số cơ sở lý thuyết của hệ compozit nền

kim loại nói chung và compozit nền Al-Ti cốt Al2O3 nói riêng vào thực tiễn, vấn đề

“Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ”

là đề tài được lựa chọn giải quyết trong bản luận án này.

2. Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Mục tiêu của bản luận án là xác định quy trình công nghệ chế tạo compozit nền

Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ, khảo sát một số tính chất của vật liệu nhận được. Để đạt

được mục tiêu đó, luận án cần thực hiện các nội dung chính sau:2

- Tổng quan về compozit nền kim loại và compozit trên cơ sở nền Al-Ti. Nhiệt

động học phản ứng in-situ xảy ra trong quá trình chế tạo compozit nền Al-Ti cốt hạt

Al2O3 bằng phương pháp in-situ.

- Chế tạo compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 bằng phương pháp in-situ.

- Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian nghiền và nhiệt độ thiêu kết đến sự hình

thành pha trong vật liệu.

- Khảo sát một số tính chất của vật liệu ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ tương đối

cao. Ảnh hưởng của các điều kiện chế tạo đến tính chất của vật liệu.

Đối tượng nghiên cứu của luận án là:

Compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3.

3. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm trên cơ sở hệ thống thiết bị thí

nghiệm Bộ môn Vật liệu và Công nghệ đúc - Viện khoa học và Kỹ thuật vật liệu,

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, Trường Đại học Doshisha – Kyoto – Nhật Bản.

- Sử dụng một số phương pháp hiện đại để chế tạo và phân tích vật liệu bằng

nhiễu xạ tia X, hiển vi điện tử quét (HVĐTQ), đo độ xốp, đo độ cứng, đo độ dai phá

hủy

- Sử dụng và so sánh các dữ liệu để đối chứng.

4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án

Nghiên cứu chế tạo compozit nền kim loại là hướng nghiên cứu tiếp cận với công

nghệ sản xuất vật liệu tiên tiến trên thế giới và có tiềm năng ứng dụng trong thực tế.

Tại Việt Nam đã bắt đầu được quan tâm đến hệ vật liệu này nhưng chưa có nghiên

cứu một cách đầy đủ và hệ thống việc chế tạo compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 bằng

phương pháp in-situ. Vật liệu này đang được các nhà nghiên cứu trong nước và quốc

tế quan tâm.

Compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ được nghiên cứu chế tạo có những tính

chất công nghệ có thể đáp ứng đối với vật liệu kỹ thuật trong chế tạo chi tiết yêu cầu

làm việc trong điều kiện khắc nghiệt và có những đặc tính ưu việt hơn, giá thành

giảm. Có khả năng triển khai trong thực tiễn sản xuất.

Việc nghiên cứu có hệ thống một số tính chất đặc trưng, ưu việt của compozit

nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ đã khẳng định ưu thế so với các phương pháp khác

bởi hiệu quả tăng bền vật liệu liên kim Al-Ti bằng cốt hạt Al2O3.

pdf 128 trang chauphong 16/08/2022 480
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu compozit nền Al-Ti cốt hạt Al₂O₃ in-situ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu compozit nền Al-Ti cốt hạt Al₂O₃ in-situ

Luận án Nghiên cứu công nghệ chế tạo vật liệu compozit nền Al-Ti cốt hạt Al₂O₃ in-situ
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan: Luận án này là công trình nghiên cứu thực sự của cá nhân, 
được sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS Trần Đức Huy và TS Trần Viết Thường. 
Các số liệu, những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là trung 
thực và chưa từng được tác giả khác công bố dưới bất cứ hình thức nào. 
Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. 
 Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2021 
Giáo viên hướng dẫn 1 Giáo viên hướng dẫn 2 Nghiên cứu sinh 
PGS.TS. Trần Đức Huy 
TS. Trần Viết Thường 
Đỗ Thanh Bình 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
Tôi muốn gửi lời cảm ơn đặc biệt sâu sắc và chân thành tới các thầy hướng dẫn 
là PGS. TS Trần Đức Huy và TS Trần Viết Thường đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, 
chỉ bảo, đưa ra những lời khuyên bổ ích, những định hướng khoa học quý báu để tôi 
có thể triển khai và hoàn thành công việc nghiên cứu của mình. 
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Khoa 
học và Kỹ thuật vật liệu đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập tại 
trường. 
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy trong bộ môn Vật liệu và Công nghệ đúc, 
nơi tôi làm nghiên cứu sinh đã nhiệt tình giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình 
nghiên cứu. 
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu và các thầy cô Trường Cao đẳng Cơ 
khí Luyện kim đã động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời 
gian học tập tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. 
Đồng thời tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn các thầy cô, các nhà khoa học, các đồng 
nghiệp và bạn bè thân hữu đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu. 
Cuối cùng tôi xin được nói lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, chỗ dựa tinh thần và 
sẻ chia, giúp tôi vượt qua mọi trở ngại khó khăn để hoàn thành luận án. 
 Hà Nội, ngày 22 tháng 12 năm 2021 
Nghiên cứu sinh 
Đỗ Thanh Bình 
iii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ I 
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. II 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... V 
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ............................................................... VI 
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... IX 
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1 
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ COMPOZIT NỀN KIM LOẠI.............................. 4 
1.1. COMPOZIT NỀN KIM LOẠI ........................................................................ 4 
1.1.1. Khái quát về compozit ............................................................................. 4 
1.1.2. Khái niệm về compozit nền kim loại. ...................................................... 5 
1.1.3. Tính chất của MMCs................................................................................ 7 
1.1.4. Chế tạo MMCs ....................................................................................... 10 
1.2. HỢP KIM NHÔM TITAN. ........................................................................... 15 
1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ COMPOZIT NỀN Al-Ti ......................... 18 
1.3.1. Nghiên cứu ngoài nước .......................................................................... 18 
1.3.2. Nghiên cứu trong nước .......................................................................... 21 
1.4. ỨNG DỤNG CỦA COMPOZIT NỀN Al-Ti ............................................... 22 
CHƯƠNG 2: ............................................................................................................. 24 
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHẾ TẠO COMPOZIT NỀN AL-TI ................................... 24 
2.1. NHIỆT ĐỘNG HỌC ..................................................................................... 24 
2.2. CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO ............................................................................. 26 
2.2.1. Nghiền trộn cơ học. ................................................................................ 26 
2.2.2. Tạo hình vật liệu compozit..................................................................... 32 
2.2.3. Nguyên lý quá trình thiêu kết .................................................................... 35 
CHƯƠNG 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 40 
3.1. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 40 
3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................. 40 
3.2.1. Quy trình nghiên cứu ............................................................................. 40 
3.2.2. Nguyên vật liệu ...................................................................................... 41 
3.2.3. Kỹ thuật chế tạo ..................................................................................... 43 
3.2.4. Thiết bị nghiên cứu ................................................................................ 44 
3.2.5. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................... 46 
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................... 51 
4.1. ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN NGHIỀN ............................................... 51 
4.1.1. Compozit Al-Ti/Al2O3 1 giờ nghiền ...................................................... 54 
4.1.2. Compozit Al-Ti/Al2O3 3 giờ nghiền ...................................................... 55 
4.1.3. Compozit Al-Ti/Al2O3 5 giờ nghiền ...................................................... 58 
4.2. ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ THIÊU KẾT ............................................ 61 
4.2.1. Compozit Al-Ti/Al2O3 thiêu kết ở 650oC .............................................. 61 
4.2.2. Compozit Al-Ti/Al2O3 thiêu kết ở 850oC .............................................. 64 
4.2.3. Chế tạo compozit nền AlTi cốt hạt Al2O3 in-situ .................................. 68 
4.2.4. Chế tạo compozit nền AlTi3 cốt hạt Al2O3 in-situ ................................. 70 
4.3. CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU .......................................................................... 77 
4.3.1. Độ xốp của vật liệu ................................................................................ 77 
4.3.2. Độ cứng của vật liệu .............................................................................. 82 
iv 
4.3.3. Độ dai phá hủy của vật liệu .................................................................... 85 
4.4. CẢI THIỆN CƠ TÍNH CỦA COMPOZIT NỀN AlTi3 CỐT HẠT Al2O3 ... 90 
4.4.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết .......................................................... 91 
4.4.2. Ảnh hưởng của thời gian titan bổ sung .................................................. 91 
4.4.3. Ảnh hưởng của lượng titan bổ sung ....................................................... 91 
4.4.4. Cơ tính của vật liệu khi bổ sung titan .................................................... 92 
4.5. ĐỘ CỨNG CỦA COMPOZIT AlTi3/Al2O3 Ở NHIỆT ĐỘ CAO. ............... 93 
KẾT LUẬN .............................................................................................................. 98 
KIẾN NGHỊ .............................................................................................................. 99 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................. 106 
PHỤ LỤC .................................................................................................................... I 
v 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 
Compozit Vật liệu tổ hợp 
DRA Compozit cốt sợi nhôm không liên tục (Discontinuously Reinforced Al) 
DRTi Compozit cốt sợi titan không liên tục (Discontinuously Reinforced Ti) 
DTA Nhiệt vi sai (Differential Thermal Analysis) 
E Mô đun đàn hồi, Pa 
EDS Phổ phân tán năng lượng tia X (Energy Dispersive Spectrometry) 
HV Độ cứng Vickers (Vickers Hardness) 
HVĐTQ Hiển vi điện tử quét 
HVQH Hiển vi quang học 
lptm Lập phương tâm mặt 
lgxc Lục giác xếp chặt 
MA Hợp kim hóa cơ học (Mechanical Alloying) 
MM Nghiền cơ học (Mechanical Milling) 
MMCs Compozit nền kim loại (Metal Matrix Composite) 
NMMCs Nano compozit nền kim loại (Nano Metal Matrix Composite) 
PL Phụ lục 
SEM Hiển vi điện tử quét/HVĐTQ (Scanning Electron Microscopy) 
SHS Self-propagating high-temperature synthesis (phương pháp phản ứng 
tự lan truyền) 
SPS Thiêu kết xung plasma (Spark Plasma Sintering) 
XRD Nhiễu xạ tia X (X-Ray Diffraction) 
 Hệ số giãn nở nhiệt 
 Mật độ, g/cm3 
 Hệ số dẫn nhiệt, W/m.độ 
vi 
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ 
Hình 1.1. Tính chất vật lý và cơ học của vật liệu compozit so với 2 hợp kim 
thường được sử dụng là nhôm và thép [7]. 
5 
Hình 1.2. Các loại vật liệu composite nền kim loại hay sử dụng [7]. 6 
Hình 1.3. Độ cứng riêng so với độ bền riêng của vật liệu kết cấu [12]. 7 
Hình 1.4. Mặt cắt thể hiện sự gia cường chọn lọc ống lót xilanh nhôm đúc MMC 
[12] 
8 
Hình 1.5. Quan hệ của khả năng chống lại các biến dạng cơ học và nhiệt biến 
dạng của một số vật liệu [16]. 
9 
Hình 1.6. Sơ đồ công nghệ chế tạo vật liệu MMCs [11, 12]. 10 
Hình 1.7. Quy trình công nghệ luyện kim bột [25]. 11 
Hình 1.8. Sơ đồ công nghệ phương pháp đúc khuấy [25, 33]. 13 
Hình 1.9. Sơ đồ công nghệ phương pháp đúc thẩm thấu [25]. 14 
Hình 1.10. Giản đồ cân bằng pha hệ Ti-Al [41, 42, 43, 44]. 16 
Hình 1.11. Cấu trúc tinh thể: (a) TiAl3, (b) Ti3Al, (c) TiAl [41, 42, 43]. 17 
Hình 2.1. Giản đồ sự phụ thuộc năng lượng tự do vào nhiệt độ [80, 82, 83, 84, 
85]. 
25 
Hình 2.2. Sự va chạm của bi nghiền - hỗn hợp bột - bi nghiền trong quá trình 
nghiền trộn cơ học [89, 90]. 
27 
Hình 2.3. Mối quan hệ giữa độ bền liên kết và sức căng biến dạng [90]. 28 
Hình 2.4. Các giai đoạn quá trình nghiền trộn cơ học vật liệu dẻo - dẻo [90]. 29 
Hình 2.5. Các giai đoạn quá trình nghiền trộn cơ học vật liệu dẻo – dòn [90]. 29 
Hình 2.6. Sơ đồ khuôn ép [25]. 32 
Hình 2.7. Các giai đoạn ép vật liệu bột [25]. 33 
Hình 2.8. Đường cong biến đổi mật độ vật liệu bột và compozit hạt trong quá 
trình ép tạo hình [25]. 
33 
Hình 2.9. Sơ đồ nguyên lý bề mặt tiếp xúc của hỗn hợp vật liệu bột trước (a) và 
sau thiêu kết (b). 
35 
Hình 2.10. Các hiện tượng xảy ra dưới tác động của động lực thiêu kết [75]. 36 
Hình 3.1. Sơ đồ công nghệ chế tạo compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ. 41 
Hình 3.2. Ảnh HVĐTQ của bột nhôm. 42 
Hình 3.3. Ảnh HVĐTQ của bột titan điôxit. 42 
Hình 3.4. Khuôn ép mẫu và mẫu sau ép. 43 
Hình 3.5. Giản đồ thiêu kết mẫu compozit nền Al-Ti cốt hạt Al2O3 in-situ. 44 
Hình 3.6. Máy nghiền hành tinh NQM – 4. 45 
Hình 3.7. Tang và bi nghiền. 45 
Hình 3.8. Máy ép thủy lực. 45 
Hình 3.9. Lò nung Lenton. 45 
Hình 3.10. Nhiễu xạ kế tia X Rigaku, Smart Lab. 46 
Hình 3.11. Thiết bị phân tích tổ chức bằng hiển vi quang học. 47 
Hình 3.12. HVĐTQ, JSM700 ... dustries Federation, Princeton, NJ 7, pp. 155-168 
[96] George D. Quinn, Jonathan Salem, Isa Bar-on, Kyu Cho, Michael Foley, Ho 
Fang (1992), Fracture Toughness of Advanced Ceramics at Room Temperature, J. 
Res. Natl. Inst. Stand. Technol. 97, 579. 
[97] Karl Ulrich Kainer (2006), Basics of Metal Matrix Composites, Metal Matrix 
Composites: Custom‐made Materials for Automotive and Aerospace Engineering, pp 
1-54. 
[98] Tiêu chuẩn quốc gia (2009), TCVN 8189 : 2009, Bộ KHCN. 
[99] Huynh Xuan Khoa, Sunwoo Bae, Sangwon Bae, Byeong-woo Kim, and Ji Soon 
Kim (2014), Planetary Ball Mill Process in Aspect of Milling Energy, J. Kor. Powd. 
Met. Inst., Vol. 21, No. 2. 
[100] N. Burgio, A. Iasonna, M. Magini, S. Martelli and F. Padella (1991), 
Mechanical Alloying of the Fe-Zr System. Correlation between Input Energy and End 
Products, Nuovo Cimento, 13. 
[101] Pietro Galizia, Giovanni Maizza, Carmen Galassi (2016), Heating rate 
dependence of anatase to rutile transformation, Processing and Application of 
Ceramics 10, pp 235–241. 
[102] Daria V. Lazurenko, Vyacheslav I. Mali, Ivan A. Bataev, Alexander 
Thoemmes, Anatoly A. Bataev, Albert i. Popelukh, Alexander G. Anisimov, and 
Natalia S. Belousova (2015), “Metal-Intermetallic Laminate Ti-Al3Ti Composites 
Produced by Spark Plasma Sintering of Titanium and Aluminum Foils Enclosed in 
Titanium Shells” Metallurgical and Materials Transactions A, Volume 46, Issue 9, 
pp.4326-4334. 
[103] Đỗ Minh Nghiệp, Trần Quốc Thắng (2012), Độ dẻo & độ bền kim loại, Nhà 
xuất bản Khoa học và kỹ thuật. 
106 
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 
1. Tran Duc Huy, Hiroshi Fujiwara, Reo Yoshida, Do Thanh Binh and Hiroyuki 
Miyamoto (2014). Microstructure and Mechanical Properties of TiAl3/Al2O3 in situ 
Composite by Combustion Process. Journal of Materials Transactions, Vol. 55, No. 
7, pp 1091-1093. 
2. Do Thanh Binh, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong, Hiroyuki Miyamoto (2016). 
Microstructure and mechanical properties of insitu Al2O3 reinforced Ti-Al composite. 
Journal of science & technology technical universities, ISSN 2354-1083, No. 112, pp 
76-79. 
3. Do Thanh Binh, Tran Thi Thuy, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong (2016). Effect 
of milling time and sintering process on fabrication of Ti3Al composite with Al2O3 
reinforcement in situ. Hội thảo khoa học cấp quốc gia Luyện kim và công nghệ tiên 
tiến, ISBN: 978-604-95-0019-0, pp 107 – 112. 
4. Do Thanh Binh, Tran Duc Huy (2015). Relationship between mechanical 
properties and microtructure of AlTi3 and Al3Ti base composite The 5th International 
workshop on nanotechnology and application, 11 -14 November 2015 - Vung Tau, 
Vietnam. 
5. Do Thanh Binh, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong, Hiroshi Fijiwara, Hiroyuki 
Miyamoto (2014). Relationship between mechanical properties and microstructure 
of Ti-Al based composite. AUN/SEED-NET Regional Conference on Materials 
Engineering 2014. 
6. Do Thanh Binh, Tran Duc Huy, Tran Viet Thuong (2017), Ảnh hưởng của hàm 
lượng và thời gian titan bổ sung trong quá trình chế tạo vật liệu composite nền Ti3Al 
cốt hạt Al2O3 in-situ, Hội nghị về vật liệu và công nghệ nano tiên tiến - WANN2017, 
ISBN: 978-604-95-0298-9, pp 43-49. 
7. Do Thanh Binh, Tran Viet Thuong, Le Minh Hai, Tran Duc Huy, Hiroyuki 
Miyamoto (2018), Microstructure and Mechanical Properties of TiAl/Al2O3 In situ 
Composite by Combustion Process, ICPMAT 2018, pp 155. 
8. Binh Do Thanh, Huy Tran Duc, Thuong Tran Viet, Binh Duong Ngoc, Hiroyuki 
Miyamoto (2021), Fabrication, Microstructure, and Microhardness at high 
temperature of in situ synthesized Ti3Al/Al2O3 composites, Metals 11, No. 4, 617. 
i 
PHỤ LỤC 
Phụ lục 1: Tính toán nhiệt động học các phản ứng 
Phụ lục 1.1. Thông số nhiệt động 
Bảng 1.1.PL: Bảng các thông số nhiệt động 
Phụ lục 1.2. Phương trình tính toán theo các phản ứng 
13Al + 3TiO2 = 3Al3Ti + 2Al2O3 2.1 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −952462 + 42,89𝑇 + 13,55𝑇𝑙𝑛𝑇 
7Al + 3TiO2 = 3AlTi + 2Al2O3 2.2 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −738389 − 24,3𝑇 + 17,15𝑇𝑙𝑛𝑇 
5Al + 3TiO2 = AlTi3 + 2Al2O3 2.3 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −617770 + 147,84𝑇 − 10,64𝑇𝑙𝑛𝑇 
4Al + 3TiO2 = 3Ti + 2Al2O3 2.4 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −512019 − 48,3𝑇 + 17,72𝑇𝑙𝑛𝑇 
3Al + Ti = Al3Ti 2.5 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −146814 + 30,4𝑇 − 1,39𝑇𝑙𝑛𝑇 
Al3Ti + 2Ti = 3AlTi 2.6 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −79555,6 − 6,39𝑇 + 0,82𝑇𝑙𝑛𝑇 
AlTi + 2Ti = AlTi3 2.7 
Phương trình: ∆𝐺𝑇
0 = −31294,7 + 188,14𝑇 − 28,17𝑇𝑙𝑛𝑇 
Hợp chất 
 H0298 S0298 Cp G0298 
KJ.mol-1 J.mol-1.K-1 J.mol-1.K-1 KJ.mol-1 
Ti 0 30.7 24.94 0 
Al 0 28.33 21.39 0 
TiO2 -944.7 50.33 55.02 -889.5 
Al2O3 -1675.7 50.92 79.04 -1582.3 
TiAl -75.4 52.3 46.52 -76,868 
Ti Al3 -146.4 94.6 90.5 -188,01 
Ti3Al -98.3 114.22 124.57 -139,499 
ii 
Phụ lục 2: Tỉ lệ nền – cốt 
Phụ lục 2.1. Tỉ lệ nền cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 5 giờ nghiền, thiêu kết 750oC 
Bảng 2.1.PL. Tỉ lệ nền cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 5 giờ nghiền, thiêu kết 750oC 
Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 
1 55 45 11 25 75 21 10 90 
2 65 35 12 15 85 22 12 88 
3 45 55 13 16 84 23 20 80 
4 20 80 14 35 65 24 85 15 
5 35 65 15 25 75 25 50 50 
6 25 75 16 30 70 26 15 85 
7 35 65 17 25 75 27 20 80 
8 30 70 18 28 72 28 35 65 
9 40 60 19 85 15 29 25 75 
10 20 80 20 65 35 30 65 35 
% Trung bình 35.20 64.80 
Hình 2.1.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu Al3Ti/Al2O3 
5 giờ nghiền, thiêu kết 750oC 
iii 
Phụ lục 2.2. Tỉ lệ nền cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 5 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
Bảng 2.2.PL. Tỉ lệ nền cốt mẫu Al3Ti/Al2O3 5 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 
1 28 72 11 26 74 21 80 20 
2 40 60 12 26 74 22 50 50 
3 20 80 13 12 88 23 15 85 
4 10 90 14 15 85 24 85 15 
5 5 95 15 20 80 25 20 80 
6 12 88 16 75 25 26 65 35 
7 70 30 17 85 15 27 80 20 
8 35 65 18 90 10 28 40 60 
9 25 75 19 5 95 29 12 88 
10 25 75 20 12 88 30 75 25 
% Trung bình 38.60 61.40 
Hình 2.2.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu Al3Ti/Al2O3 
5 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
iv 
Phụ lục 2.3. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi/Al2O3 7 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
Bảng 2.3.PL. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi/Al2O3 7 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 
1 45 55 11 45 55 21 45 55 
2 15 85 12 25 75 22 30 70 
3 60 40 13 15 85 23 20 80 
4 50 50 14 55 45 24 35 65 
5 35 65 15 30 70 25 20 80 
6 45 55 16 60 40 26 25 75 
7 50 50 17 85 15 27 65 35 
8 45 55 18 50 50 28 32 68 
9 55 45 19 30 70 29 45 55 
10 45 55 20 45 55 30 40 60 
% Trung bình 41.40 58.60 
Hình 2.3.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi/Al2O3 
7 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
v 
Phụ lục 2.4. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 
Phụ lục 2.4.1. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết ở 650oC 
Bảng 2.4.PL. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết 650oC 
Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 
1 50 50 11 27 73 21 30 70 
2 70 30 12 55 45 22 30 70 
3 70 30 13 25 75 23 36 64 
4 45 55 14 85 15 24 60 40 
5 30 70 15 35 65 25 85 15 
6 55 45 16 52 48 26 15 85 
7 75 25 17 60 40 27 8 92 
8 45 55 18 60 40 28 20 80 
9 65 35 19 50 50 29 20 80 
10 52 48 20 62 38 30 18 82 
% Trung bình 46.33 53.67 
Hình 2.4.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 650oC 
vi 
Phụ lục 2.4.2. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết ở 750oC 
Bảng 2.5.PL. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết 750oC 
Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % Ô số Cốt, % Nền, % 
1 50 50 11 60 40 21 30 70 
2 85 15 12 85 15 22 75 25 
3 92 8 13 55 45 23 40 60 
4 55 45 14 45 55 24 65 35 
5 70 30 15 40 60 25 45 55 
6 65 35 16 85 15 26 15 85 
7 25 75 17 50 50 27 35 65 
8 20 80 18 65 35 28 40 60 
9 55 45 19 80 20 29 65 35 
10 45 55 20 45 55 30 85 15 
% Trung bình 55.57 44.43 
Hình 2.5.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 750oC 
vii 
Phụ lục 2.4.2. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết ở 850oC 
001 
002 
005 
003 
004 
Hình 2.6.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
Hình 2.7.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC tại vị trí 001 
viii 
Hình 2.8.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC tại vị trí 002 
Hình 2.9.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC tại vị trí 003 
ix 
Hình 2.10.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC tại vị trí 004 
Hình 2.11.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu AlTi3/Al2O3 
8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC tại vị trí 005 
x 
Bảng 2.6. Thống kê tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC tại 
các điểm. 
Vị trí 001 Vị trí 002 Vị trí 003 Vị trí 004 Vị trí 005 
Ô Cốt Nền Ô Cốt Nền Ô Cốt Nền Ô Cốt Nền Ô Cốt Nền 
1 80 20 1 100 0 1 100 0 1 100 0 1 30 70 
2 90 10 2 95 5 2 95 5 2 80 20 2 5 95 
3 60 40 3 50 50 3 96 4 3 100 0 3 88 12 
4 30 70 4 0 100 4 0 100 4 90 10 4 65 35 
5 95 5 5 10 90 5 60 40 5 55 45 5 20 80 
6 55 45 6 50 50 6 80 20 6 100 0 6 100 0 
7 45 55 7 95 5 7 95 5 7 89 11 7 85 15 
8 65 35 8 100 0 8 85 15 8 30 70 8 0 100 
9 25 75 9 50 50 9 45 55 9 70 30 9 0 100 
10 30 70 10 0 100 10 10 90 10 80 20 10 0 100 
11 40 60 11 30 70 11 50 50 11 100 0 11 5 95 
12 80 20 12 25 75 12 90 10 12 100 0 12 25 75 
13 95 5 13 95 5 13 90 10 13 100 0 13 85 15 
14 100 0 14 85 15 14 100 0 14 95 5 14 10 90 
15 70 30 15 5 95 15 100 0 15 70 30 15 65 35 
16 70 30 16 15 85 16 25 75 16 100 0 16 60 40 
17 100 0 17 20 80 17 85 15 17 100 0 17 75 25 
18 80 20 18 65 35 18 90 10 18 20 80 18 10 90 
19 60 40 19 80 20 19 85 15 19 100 0 19 10 90 
20 70 30 20 25 75 20 90 10 20 95 5 20 15 85 
21 90 10 21 5 95 21 20 80 21 100 0 21 40 60 
22 85 15 22 20 80 22 80 20 22 75 25 22 100 0 
23 60 40 23 90 10 23 70 30 23 40 60 23 20 80 
24 90 10 24 95 5 24 75 25 24 60 40 24 5 95 
25 70 30 25 35 65 25 20 80 25 85 15 25 30 70 
26 95 5 26 0 100 26 30 70 26 100 0 26 0 100 
27 90 10 27 10 90 27 10 90 27 15 85 27 45 55 
28 75 25 28 5 95 28 0 100 28 75 25 28 100 0 
29 80 20 29 60 40 29 85 15 29 70 30 29 20 80 
30 75 25 30 100 0 30 80 20 30 10 90 30 40 60 
Trung 
bình, 
% 
71.67 28.33 
47.17 52.83 
64.70 35.30 
76.80 23.20 
38.43 61.57 
xi 
Bảng 2.7. Tỉ lệ nền cốt mẫu AlTi3/Al2O3 8 giờ nghiền, thiêu kết 850oC 
Vị trí Cốt, % Nền, % 
001 71.67 28.33 
002 47.17 52.83 
003 64.70 35.30 
004 76.80 23.20 
005 38.43 61.57 
Trung bình, % 59.75 40.25 
Phụ lục 3: Cải thiện cơ tính compozit AlTi3/Al2O3 
Phụ lục 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thiêu kết. 
Hình 3.1.PL. Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu bổ sung 9Ti, 
thời gian bổ sung titan 15 phút 
AlTi3 
xii 
Phụ lục 3.2. Ảnh hưởng của thời gian titan bổ sung. 
Hình 3.2.PL. Ảnh HVĐTQ mẫu vật liệu bổ sung 9Ti, thời 
gian bổ sung titan 15 phút, thiêu kết ở 850oC 
Hình 3.3.PL. Giản đồ nhiễu xạ tia X hệ vật liệu bổ sung 6Ti, 
thiêu kết ở 750oC 
AlTi3 
xiii 
Phụ lục 3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng titan bổ sung 
Hình 3.4.PL. Giản đồ nhiễu xạ tia X thiêu kết ở 750oC, 
thời gian bổ sung titan 15 phút 
AlTi3 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_cong_nghe_che_tao_vat_lieu_compozit_nen_a.pdf
  • pdf1. Bìa luận án.pdf
  • pdf2. Bìa tóm tắt luận án.pdf
  • pdf2. Tóm tắt luận án.pdf
  • pdf3. Thông tin đưa lên mạng - tiếng Anh.pdf
  • docx4. Thông tin đưa lên mạng - tiếng Việt.docx
  • pdf4. Thông tin đưa lên mạng - tiếng Việt.pdf
  • docx5. Trích yếu luận án.docx
  • pdf5. Trích yếu luận án.pdf