Đánh giá sự thay đổi cấu trúc kim loại (thép c45) khi mỏi bằng phân tích đỉnh nhiễu xạ tia x trên máy xpert pro

ABSTRACT Materials in general , in particular metals learning is the science of survey material nature of the material , the relationship between the structure and their properties.. On

TÓM T T

V t li u h c nói chung, kim lo i h c nói riêng là ngành khoa h c v v t li u kh o sát

b n ch t c a v t li u, m i quan h gi a c u trúc và tính ch t c a chúng M t nhánh c a khoa h c này là nghiên c u v quan h c u trúc bên trong ( cách s p x p các nguyên t trong v t ch t) và các tính ch t c a v t li u, sự ph thu c c a tính ch t v t li u vào c u trúc bên trong c a chúng

Trong đó ph ng pháp nhi u x tia X lƠ ph ng pháp phơn tích c u trúc kim lo i

bằng cách dựa vào các thông tin nh n đ c trên các gi n đ XRD

Đ tƠi ắ Đánh giá sự thay đ i c u trúc c a kim lo i (thép C45) khi m i bằng phân tích đ nh nhi u x tia X trên máy X’Pert Pro.” đ c thực hi n trong th i gian kho ng 6 tháng Đ tài thực nghi m ch y u trên m u kim lo i thép C45 Ph m vi lƠ đánh giá sự thay

đ i v mặt c u trúc n u có c a m u kim lo i thép C45, sau khi th m i bằng cách phân tích

ph nh n đ c khi đo bằng ph ng pháp nhi u x tia X trên h máy X’Pert Pro t i phòng thí nghi m c a Trung Tâm H t Nhân TP.HCM

Đ thực hi n đ t m c đích c a đ tƠi, ng i thực hi n đƣ s d ng m t s ph ng pháp nghiên c u sau:

 T ng quan tài li u có liên quan đ n đ tài

 Ch t o m u thực nghi m, t o m i cho chi ti t m u ti n hƠnh đo nhi u x trên các

ABSTRACT

Materials in general , in particular metals learning is the science of survey material nature of the material , the relationship between the structure and their properties One branch of this science is the study of relationships within the structure ( the arrangement of atoms in the material ) and the nature of the material , the dependence of material properties on their internal structure

In the X -ray diffraction method is a method of analyzing metal structures by relying

on the information received on the XRD diagram

Entitled " Assessing the structural change of metal ( steel C45 ) when fatigue analysis by X-ray diffraction peaks on X'Pert Pro " Be done in about 6 months time Thread primarily on empirical model C45 steel The scope is to assess the structural changes if the metal sample C45 steel after fatigue test by analyzing the received spectrum

as measured by X-ray diffraction method on a computer system at room X'Pert Pro laboratory of Nuclear Center Ho chi Minh City

To achieve the purpose of the study , who had made use of some of the following research methods :

 Overview documents related topics

 Production of experimental samples , create more fatigue diffraction pattern measured on the fabricated sample

 Analyze measured data and data processing by specialized software was developed in theory , the mathematical model of the X -ray diffraction on polycrystalline materials

When fatigue pattern defects , lattice structure is changed and made popular by X ray diffraction pattern of diffraction is not as perfect crystal Sample survey fatigue , we see there are important elements of science

- The shift of the diffraction peak spectrum

 The expanded spectrum of diffraction peaks

The experimental results show there has been a change in the metal structure dhkl represented by the distance of the surface lattice of the experimental samples This change

is determined by the values measured and calculated according to Bragg 's law than the standard model

M C L C

LÝ L CH KHOA H C i

L I CAM ĐOAN ii

L I C M N iii

TÓM T T iv

M C L C vi

DANH M C HÌNH NH x

DANH M C CÁC CH VI T T T VÀ KÝ HI U xii

Ch ng 1 T NG QUAN 1

1.1 T ng quan chung v lĩnh vực nghiên c u: 1

1.1.1 T ng quan chung v lĩnh vực nghiên c u: 1

1.1.2 K t qu nghiên c u trong vƠ ngoƠi n c đƣ công b : 2

1.2 M c đích c a đ tài: 4

1.3 Nhi m v và gi i h n c a đ tài 5

1.1.3 Nhi m v c a đ tài: 5

1.1.4 Gi i h n c a đ tài: 6

1.4 Ph ng pháp nghiên c u: 6

1.4.1 C u trúc tinh th c a v t r n 6

1.4.2 Các ph ng pháp nghiên c u c u trúc tinh th 7

1.4.3 Phép phân tích ph nhi u x tia X 7

Ch ng β C U TRÚC TINH TH C A V T LI U 10

2.1 V t li u [1,2] 10

2.1.1 M đầu 10

2.1.2 Đ nh nghĩa 10

2.1.3 Phân lo i 10

2.1.4 Các đặc đi m c a v t li u 11

2.2 M ng tinh th 12

2.2.1 Đ nh nghĩa 12

2.2.2 Ọ c s , ch s ph ng, ch s Miller c a mặt tinh th 13

2.2.3 H tinh th 15

2.3 C u trúc tinh th đi n hình c a kim lo i 16

2.3.1 M ng l p ph ng tơm kh i 16

2.3.2 M ng l p ph ng tơm mặt 17

2.3.3 M ng l c giác x p chặt 17

2.4 Các ph ng pháp nghiên c u kim lo i và h p kim 18

2.4.1 Ph ng pháp nghiên c u c u trúc bằng tia X hay tia R ngen 18

2.4.2 Ph ng pháp nghiên c u t ch c kim lo i và h p kim 19

Ch ng γ Lụ THUY T M I 20

3.1 Hi n t ng phá h y m i c a kim lo i.[3] 20

3.1.1 Hi n t ng m i 20

3.1.2 Đ ng cong m i 22

3.1.3 Gi i h n m i 23

3.2 Nh ngy ut nhh ngt iđ b nm i 24

3.2.1 nh h ng c a b n ch t v t li u và x lý nhi t 24

3.2.2 nh h ng c a ch đ t i tr ng 27

3.3 C ch lan truy n v t n t m i 30

3.3.1 Các pha trên đ ng cong m i 30

3.3.2 Nghiên c u b mặt phá h y m i các chi ti t máy thực t 30

3.3.3 Gi i thích c ch c a sự phá h y m i 31

3.3.4 Đi u ki n ngừng lan truy n v t n t m i 32

3.4 Thí nghi m m i 33

3.4.1 S đ ch t t i 33

3.4.2 M u và Máy thí nghi m 33

Ch ng 4 NHI U X TIA X 35

4.1 Khái ni m nhi u x tia X.[9] 35

4.2 Tia X và sự phát sinh tia X 35

4.3 Nhi u x tia X trên tinh th 36

4.3.1 Hi n t ng nhi u x tia X trên tinh th 36

4.3.2 Ph ng trình Bragg 37

4.4 Các ph ng pháp ghi ph nhi u x tia X 39

4.4.1 Ghi ph nhi u x bằng phim nh 39

4.4.2 Ghi ph nhi u x bằng ng đ m (detector) nh p nháy 39

4.5 Ph ng pháp nhi u x b t 40

4.5.1 Đặc đi m c a ph ng pháp b t 40

4.5.2 Ph ng pháp nhi u x k 41

4.5.3 Nh ng ng d ng phân tích c a ph ng pháp b t 43

4.6 Phép phân tích ph nhi u x tia X 43

4.6.1 Xác đ nh c u trúc m ng tinh th 43

4.6.2 Nh ng thông tin từ ph nhi u x XRD 44

4.6.3 Đánh giá sự thay đ i c u trúc c a m u 48

4.7 Các ph ng pháp xác đ nh đ r ng m t n ađ nh ph (FWHM) 49

4.7.1 Các ph ng pháp lƠm kh p ph nhi u x 49

4.7.2 Lý thuy t hàm Gaussian và FWHM 51

4.7.3 Làm kh p ph nhi u x dùng phần m m 52

Ch ng η THI T B NHI U X &PHÂN TÍCH PH NHI U X 53

5.1 Thi t b nhi u x X’Pert Pro 53

5.2 Máy t o m i 55

5.2.1 C u t o chính 55

5.2.2 Nguyên lý ho t đ ng: 55

5.3 Chuẩn b m u, đo đ c m u 56

5.3.1 Chuẩn b m u 56

5.3.2 X lý m u 58

5.3.3 Đo m u trên máy nhi u x X’Pert Pro 59

5.4 X lý ph nhi u x đo đ c c a các m u thực nghi m 60

5.4.1 D li u thu nh n đ c sau khi đo 61

5.4.2 B ng k t qu thực nghi m 64

5.5 K t qu thực nghi m 65

5.5.1 Đ r ng m t n a đ nh ph (FWHM) 65

5.5.2 Tùy ch n Scherrer Calculator 67

Ch ng θ K T LU N 69

6.1 K t lu n 69

6.2 Gi i h n vƠ h ng phát tri n c a đ tài 70

6.2.1 Gi i h n 70

6.2.2 H ng phát tri n đ tài 70

TÀI LI UTHAMKH O 72

PH L C 74

DANH M C HÌNH NH

Hình 1 1: Nguyên lý nhi u x b t 8

Hình 1 2: Quan h d0vƠ đ nh ph nhi u x 9

Hình 2 1: M ng tinh th l p ph ng tơm mặt 12

Hình β βμ Ọ c s , ch s ph ng c a ô c c [11] 13

Hình 2 3: Ch s Miller c a các mặt (100),(010),(001),(110),(111) 14

Hình β 4μ Ọ c s c a 7 d ng h tinh th 16

Hình β ημ Ọ c s , m ng l p ph ng tơm kh i [11] 16

Hình β θμ Ọ c s , m ng l p ph ng tơm mặt 17

Hình β 7μ Ọ c s , ch s ph ng c a ô c c 18

Hình 3.1: Sự tích lũy phá h y m i kim lo i 20

Hình γ βμ Đ ng cong m i Veller 22

Hình 3 3: Chu kỳ ng su t 28

Hình γ 4μ Các pha trên đ ng cong m i 30

Hình 3 5: Nh ng giai đo n lan truy n v t n t m i 31

Hình γ θμ S đ ch t t i lên m u đ ng kính d0 33

Hình 3 7: M u dùng trong thí nghi m u n quay tròn 33

Hình γ 8μ S đ nguyên lý máy t o m i quay tròn 34

Hình γ λμ S đ máy t o m i RB 34

Hình 4 1μ S đ ng phát tia X 35

Hình 4 βμ S đ tr c và sau khi l c K 36

Hình 4 γμ Đ ng đi c a tia X trong tinh th 37

Hình 4 4μ S đ nguyên lý ho t đ ng c a ng đ m nh p nháy 40

Hình 4 5: Sự nhi u x trên v t li u đa tinh th 41

Hình 4 θμ Nguyên lỦ ph ng pháp nhi u x k 41

Hình 4 7: Ph nhi u x c a nhôm(Al) 42

Hình 4 8: Ph nhi u x đặc tr ng 45

Hình 4 λμ Đ r ng c a m t n a đ nh ph nhi u x 46

Hình 4 10: Sự thay đ i ph nhi u x tác đ ng c a ng su t 48

Hình 4 11: Ph nhi u x thực nghi m lƠ đi m r i r c 49

Hình 4 1β Đ th hàm d ng Gaussian 50

Hình 4 1γμ Đ th hàm d ng Lorentzian 50

Hình 4 14: Ph nhi u x đƣ đ c làm kh p bằng phần m m 52

Hình 5 1: ng phát tia X 53

Hình 5 2: H giác k c a máy X’Pert Pro 54

Hình 5 3: C m bi n đo lực vƠ đ m s vòng 55

Hình η 4μ S đ nguyên lý và máy t o m i 56

Hình 5 5: Hình d ng vƠ kích th c c a m u th 56

Hình 5 6: B chi ti t m u thép C45 57

Hình 5 7: M u đ c gá trên máy X’Pert Pro 59

Hình η 8μ Quá trình đo m u X-η trên máy X’Pert Pro 60

Hình 5 9: Ph nhi u x nh n đ c sau khi đo 61

Hình 5 10: Ph tr c vƠ sau khi lƠm tr n 62

Hình 5 11: Ph tr c vƠ sau khi xác đ nh đ nh ph 62

Hình 5 12: Trừ nhi u Kαβ 63

Hình 5 13: Ph tr c vƠ sau khi lƠm tr n 63

Hình 5 14: Ph sau khi x lý 64

Hình η 1ημ Đ th quan h m u th và FWHM 66

Hình 5 16: Sự thay đ i c a đ nh ph nhi u x 66

Hình 5 17: Tùy ch n Scherrer Calculator 67

Hình 5 18: Bi n d ng trung bình m ng tinh th (mean lattice distortion) 67

Hình 5 19: Ph c a 7 m u thực nghi m 68

Hình θ.1μ S đ đo m u xoay 2 tr c 71

Gaussian Hàmphân b Gauss

Lorentzian Hàmphân b Lorentz

p-Voigt Hàmphân b Pseudo-Voigt

Pearson VII Hàmphân b Pearson7

FWHM ( Full Width at hafl Maximum)μĐ r ng m t n ađ nh ph

Chư ng 1

T NG QUAN

1.1 T ng quan chung v lĩnh vực nghiên cứu:

1.1.1 T ng quan chung v lĩnh vực nghiên cứu:

V t li u h c nói chung, kim lo i h c nói riêng là ngành khoa h cv v t li u

kh o sát b n ch t c a v t li u, m i quan h gi a c u trúc và tính ch t c a chúng

M t nhánh c a khoa h c này là nghiên c u v quan h c u trúc bên trong (cách s p

x p các nguyên t trong v t ch t) và các tính ch t c a v t li u, sự ph thu c c a tính ch t v t li u vào c u trúc bên trong c a chúng Tính ch t c a v t li u (kim lo i)

ph thu c lực liên k t và cách s p x p c a các phần t c u t o nên chúng

Đ phân tích c u trúc bên trong và b mặt v t r n nói chung và kim lo i nói riêng hi n nay có 4 nhóm ph ng pháp dùng trong khoa h c v t li u

 Các ph ng pháp dựa trên c s nhi u x μ nh nhi u x tia X (XRD), nhi u x đi n t (ED) và nhi u x n tron(ND)

 Các ph ng pháp hi n vi đi n t (TEM, STEM, SEM)

 Các ph ng pháp phơn tích ph

 Các ph ng pháp dùng đầu dò quét

Trong đó ph ng pháp nhi u x tia X đóng vai trò quan tr ng Ph ng pháp phân tích c u trúc kim lo i bằng cách phân tích các ph nhi u x tia X có th nói tóm t t nh sau, ng i ta dựa vào các thông tin nh n đ c trên các gi n đ XRD

- Kh o sát sự s p x p các nguyên t trong tinh th , nghiên c u gi n đ tr ng thái c a các h p kim

- Xác đ nh các pha tinh th , tìm các gi i h n dung d ch r n hay h p kim

Vi c ng d ng nhi u x tia X vào nghiên c u các v t li u m i cũng nh lý gi i các hi n t ng v t lý hóa h c c a v t li u lƠ các đ tƠi đ c nhi u tác gi trong và ngoƠi n c quan tâm Nhi u công trình, tài li u… v v n đ nƠy đƣ đ c công b trong su t th i gian qua và v n còn ti p t c

Là m t h c viên cao h c c a ngành kỹ thu t c khí, trong quá trình lƠm vi c

và h c t p nh n th y đ có th nghiên c u v nhi u x tia X trên v t li u kim lo i ngoài vi c trang b v lý thuy t cần ph i đ c trang b các thi t b thực nghi m cần thi t đ ti n hành các thí nghi m cần thi t Các thi t b thí nghi m v tia X r t đ t

ti n và nguy hi m do đó cần ph i đ c trang b t i các phòng thí nghi m đ t tiêu chuẩn v an toƠn cũng nh có kh năng s d ng hi u qu chúng

Đ c sự tr giúp c a Trung tâm h t nhân T/p H Chí Minh n i có l p đặt các thi t b nhi u x tia X thực hi n các thực nghi m, tác gi đƣ ch n cho mình m t

hi n t ng th ng gặp trong các chi ti t máy đ thực hi n lu n văn nƠy đó lƠ m i Trong khoa h c v t li u, m i là m t khuy t t t trong c u trúc v t li u do quá trình chuy n đ ng chu kỳ hoặc kéo giƣn Ng i ta g i hi n t ng m i trong v t li u

là sự tích lũy dần dần sự phá h ng trong b n thân v t li u do ng su t thay đ i theo

th i gian Vi c ki m tra m i cho phép dự đoán tu i th , s c b n và an toàn c a v t

li u trong quá trình s d ng Trong công nghi p và trong các k t c u công trình yêu

cầu ki m tra m i c a v t li u là m t nhu cầu thực t

1.1.2 K t qu nghiên cứu trong vƠ ngoƠi nư c đã công bố:

1.1.2.1 NgoƠi nư c:

Hi n t ng m i kim lo i đƣ đ c nghiên c u r ng rãi, nh t là từ nh ng năm

20 c a th kỷ này Các nhà khoa h c nhi u n c đƣ ti n hành nghiên c u c s khoa h c và v t lý c a đ b n v t li u kim lo i d i tác d ng c a t i tr ng thay đ i

đ b n m i, xây dựng lý thuy t và ti n hành các thực nghi m đ ki m ch ng Các

k t qu có Ủ nghĩa r t l n đ i v i kỹ thu t hi n đ i, cho phép xác đ nh h p lý k t

c u, hình dáng và t i u thi t k các c m chi ti t và thi t b

Các lý thuy t lý gi i quá trình hình thành m i có nhi u quan đi m khác nhau, theo sự phát tri n c a các ngành khoa h c nh các ph ng ti n kính hi n vi đi n t , máy phơn tích tia R nghen, sự phát tri n c a máy tính (computer) và nh t là sau khi hình thành và phát tri n lý thuy t sai l ch m ng (Dislocation), đƣ đ a ra các k t lu n

có c s khoa h c v ng ch c

- M i v t lý: là lý thuy t lơu đ i nh t ch rõ phá h y m i x y ra trong v t li u kim lo i ch u t i tr ng lặp l i và có d u hi u bi n d ng dẻo bằng ph ng pháp kim

t ng phát hi n d u hi u các đ ng tr t trong tinh th Ti p theo k t qu phân tích

bằng tia R nghen đƣ ch rõ : d u hi u bi n d ng dẻo không ph i là ch tiêu đánh giá phá h y m i V t n t m i xu t hi n trong kim lo i khi có bi n d ng dẻo, v t n t phát tri n bên trong h t ch không phát tri n t i phân gi i h t Sau nƠy ng i ta đƣ

ti p t c phát tri n lý thuy t bi n d ng c c b vƠ đ a ra lỦ thuy t phát tri n v t n t

do ng su t d trong kim lo i

- M i do khu ch tán: cùng v i sự xu t hi n và phát tri n c a lý thuy t bi n

d ng dẻo m i và lý thuy t lỗ tr ng trong m ng tinh th đƣ ch ra rằng, do d ch chuy n c a các l ch m ng đƣ hình thƠnh v t n t m i Khi các l ch m ng di chuy n, chúng gặp nhau t i các ch ng ng i nh biên gi i h t, t p ch t, mặt pha… hoặc b n thân chúng t o thƠnh các ng ỡng l ch, từ đó t o thành các vi v t n t

- M i do tr ng năng l ng l ch: các nhà khoa h c đƣ nghiên c u t ng tác trong tr ng năng l ng đƠn h i c a l ch biên D i tác d ng c a ng su t thay

đ i, các l ch chuy n đ ng vƠ t ng tác hút đẩy hình thành các vùng t p trung v i năng l ng đƠn h i l n, đó chính lƠ mầm c a v t n t

1.1.2.2 Trong nư c:

Các công trình nghiên c u v lĩnh vực m i t i Vi t Nam th ng đ c tri n khai t i các Vi n nghiên c u, các Tr ng Đ i H c l n

Phía B c ngoƠi các Tr ng Đ i h c l n thì H c Vi n Kỹ Thu t Quân Sự có r t nhi u công trình khoa h c nghiên c u v m i đƣ đ c công b

Phía Nam ngoƠi các Tr ng Đ i H c l n nh μ Bách Khoa, S Ph m Kỹ Thu t, Khoa H c Tự Nhiên … còn có Trung tơm H t Nhơn TP.HCM cũng có

nh ng công trình nghiên c u v m i đƣ vƠ đang thực hi n

Các đ tài trong n c đƣ thực hi n có liên quan đ n chuyên đ này

• Nghiên c u n t m i trên các chi ti t c khí d ng lò xo xo n và d ng tr

Lu n văn Th c sĩ, Đ i h c SPKT TPHCM năm β008 Trần Hoài B o

• Ph ng pháp nhi u x tia X đánh giá sai h ng m i giai đo n s m c a kim lo i, Lu n văn Th c sĩ, Đ i h c Cần Th năm β00λ Ph m Văn Ch ng

• Đánh giá ng su t t n d trong kim lo i bằng nhi u x tia X Lu n văn

Th c sĩ Đ i h c Khoa h c Tự Nhiên TP.HCM năm β010 Phan Tr ng Phúc

1.2 M c đích c a đ tài:

Nh đƣ nêu m c 1, Các v n đ v m i đƣ đ c nghiên c u r t nhi u và sâu trên th gi i trong nhi u năm qua Thực tr ng t i Vi t Nam hi n nay nghiên c u v

m i vẩn ch a đ c các c s có trách nhi m ( Vi n nghiên c u, Tr ng đ i h c) nghiên c u xem tr ng M t trong nh ng lỦ do đó lƠ thi u các trang b kỹ thu t đ

thực nghi m các lý thuy t v m i

Đ c sự h ng d n c a quý thầy t i Tr ng Đ i H c SPKT và sự nhi t tình

c a Phòng thí nghi m h t nhân c a Trung Tâm H t Nhơn TP.HCM Đ TƠi ắĐánh giá sự thay đ i v c u trúc c a kim lo i ( thép C45) khi m i bằng phơn tích đ nh nhi u x trên h máy X’Pert Pro.”

Kh o sát hi n t ng m i c a kim lo i nói chung và thép C45 nói riêng có ý nghĩa to l n trong công ngh ch t o máy, giúp chúng ta hi u bi t v ng x c a v t

li u d i tác đ ng c a ng su t Từ đó, có cái nhìn đầy đ và chính xác v đ b n

c h c c a v t li u, góp phần dự đoán tu i th chi ti t máy và các công trình, tránh

đ c các tai n n các sự c đáng ti c

 Ti n hƠnh t o m i cho các m u theo các chu kỳ

 Đo m u trên h máy nhi u x X’Pert Pro

 Đo m u trên máy nhi u x theo đúng qui trình đo

 Phơn tích ph nhi u x bằng phần m m theo máy HighScore-2007

 Đánh giá sự thay đ i v mặt c u trúc c a kim lo i

1.1.4 Gi i h n c a đ tài:

Do đ tài thiên v mặt c u trúc kim lo i(v t lý ch t r n), các thi t b đo nhi u

x lƠ chuyên dùng t ng đ i m c ti n, vi c x lý các s li u đo đ c cần phần m m chuyên bi t Vi c lý gi i các k t qu đ t đ c cần dựa trên c s lý thuy t toán h c

v ng ch c…

Qua vi c ch n đ tài này b n thân mong mu n đ c tìm hi u sơu h n v b n

ch t c a hi n t ng m i trong kim lo i, mà môn h c S c b n v t li u ch a th đáp

ng

Đ tài thực nghi m ch y u trên m u kim lo i thép C45 Ph m vi lƠ đánh giá

sự thay đ i v mặt c u trúc n u có c a m u kim lo i thép C45, sau khi th m i bằng cách phân tích ph nh n đ c khi đo bằng ph ng pháp nhi u x tia X trên h máy X’Pert Pro t i phòng thí nghi m c a Trung Tâm H t Nhân TP.HCM

1.4 Phư ng pháp nghiên cứu:

Đ thực hi n đ t m c đích c a đ tƠi, ng i thực hi n đƣ s d ng m t s

ph ng pháp nghiên c u sau:

 T ng quan tài li u có liên quan đ n đ tài

 Ch t o m u thực nghi m, t o m i cho chi ti t m u ti n hƠnh đo nhi u

x trên các m u đƣ ch t o

 Phân tích các d li u đo đ c đ c và x lý d li u bằng các phần m m chuyên dùng đ c phát tri n trên lý thuy t, mô hình tính toán h c c a nhi u x tia X trên v t li u đa tinh th

1.4.1 C u trúc tinh th c a v t r n

Khi nghiên c u c u trúc tinh th bằng nhi u x tia X thì ph thu đ c ch là

nh c a chùm tia X b tinh th nhi u x ch không ph i là nh ch p cách th c phân

b s p x p c a các nguyên t trong tinh th Hình nh này là hình nh c a các nút trong m ng đ o c a tinh th từ đó, ta có th dùng các ph ng pháp tính toán đ cho

ra m ng tinh th thực c a m u.Đặc đi m c u trúc kim lo i là nguyên t luôn có xu

h ng x p xít chặt v i ki u m ng đ n gi n nh l p ph ng tơm kh i, l p ph ng

tâm mặt và l c giác x p chặt.Trong thực t , các nguyên t không hoàn toàn nằm đúng các v trí gây nên sự sai l ch m ng trong tinh th làm nh h ng l n đ n c tính c a kim lo i

Từ c u trúc tinh th c a kim lo i, ta có th s d ng các tia b c x xuyên vào bên trong kim lo i Dựa trên hình nh nhi u x thu nh n đ c, ta có th kh o sát

nh ng thu c tính c a kim lo i đó, đánh giá nh ng khuy t t t trong kim lo i, nh ng

ng su t t n d vƠ nh t là sự sai h ng m i c a kim lo i khi nó ch u tác đ ng c a

ng su t tuần hoàn theo th i gian

1.4.2 Các phư ng pháp nghiên cứu c u trúc tinh th

Đ nghiên c u v đ tài này có th dùng các ph ng pháp khác nhau nh

• Dùng kính hi n vi đi n t đ ch p các m u theo ph ng pháp ph n x , m c đích kh o sát các sai h ng c u trúc t vi

• Dùng máy phơn tích R nghen dựa trên sự phát tri n lý thuy t l ch m ng đ

đ a ra các k t qu khoa h c

• Dùng ph ng pháp siêu ơm (EMAT) nghiên c u sự thay đ i v c ng đ và

b c sóng siêu ơm khi đi vƠo các c u trúc kim lo i, nh m t b c m bi n đ ghi

nh n sự thay đ i từ đó đánh giá c u trúc kim lo i

• Dùng nhi u x tia X đ kh o sát m i kim lo i bằng cách chi u b c x tia X lên m u kim lo i, ta ghi nh n ph nhi u x Từ đó, phơn tích đ ng ph nhi u x và đánh giá sự phá h y m i c a kim lo i

1.4.3 Phép phân tích ph nhi u x tia X

1.4.3.1 Xác đ nh c u trúc m ng tinh th

Kỹ thu t nhi u x tia X đ c s d ng ph bi n nh t lƠ ph ng pháp b t hay

ph ng pháp Debye Trong kỹ thu t này, m u đ c t o thành b t v i m c đích có nhi u tinh th có tính đ nh h ng ng u nhiên đ ch c ch n rằng có m t s l n h t

có đ nh h ng th a mƣn đi u ki n nhi u x Bragg

B ph n chính c a nhi u x k tia X là: Ngu n tia X, m u, detector tia X Chúng đ c đặt nằm trên chu vi c a vòng tròn (g i là vòng tròn tiêu t ) Góc gi a

mặt phẳng m u và tia X t i lƠ ậ góc Bragg Góc gi a ph ng chi u tia X và tia nhi u x lƠ β Ngu n tia X đ c gi c đ nh còn detector chuy n đ ng su t thang

đo góc Bán kính c a vòng tiêu t không ph i là m t hằng s mƠ tăng khi góc β

gi m Thangquét β th ng quay trong kho ng từ 300 đ n 1400, vi c lựa ch n thang quét ph thu c vào c u trúc tinh th c a v t li u

Hình 1 1: Nguyên lý nhi u x b ột

Tia X đ n s c đ c chi u t i m u vƠ c ng đ tia nhi u x đ c thu bằng detector M u đ c quay v i t c đ còn detector quay v i t c đ β , c ng đ tia nhi u x đ c ghi tự đ ng trên gi y, và từ đó v đ c gi n đ nhi u x c a m u

K t h p v i đ nh lu t Bragg, ta suy ra đ c c u trúc và thông s m ng cho từng pha

ch a trong m u b t vƠ c ng đ c a tia nhi u x cho phép xác đ nh sự phân b và

v trí nguyên t trong tinh th

Ph ng pháp phơn tích pha đ nh l ng bằng tia X dựa trên c s c a sự ph thu c c ng đ tia nhi u x vào n ng đ N u bi t mỗi quan h đó vƠ đo đ c

c ng đ thì có th xác đ nh đ c n ng đ pha Các pha ch a bi t trong v t li u có

th xác đ nh đ c bằng cách so sánh s li u nh n đ c từ gi n đ nhi u x tia X từ

thực nghi m v i s li u chuẩn trong sách tra c u, từ đó ta tính đự c tỷ l n ng đ các ch t trong hỗn h p Đơy lƠ m t trong nh ng ng d ng tiêu bi u c a ph ng pháp b t đ phân tích pha đ nh l ng

1.4.3.2 Đánh giá sự thay đ i c u trúc kim lo i

Khi m u b sai h ng m i, c u trúc m ng tinh th b thay đ i và làm cho ph

nhi u x tia X c a m u không nh ph nhi u x c a tinh th hoàn h o Kh o sát

Chư ng 2

C U TRÚC TINH TH C A V T LI U

2.1 V t li u [1,2]

2.1.1 M ở đầu

V t li u luôn đóng m t vai trò thi t y u trong đ i s ng con ng i Trình đ s

d ng v t li u nói lên trình đ văn minh c a xã h i loƠi ng i Từ th i đ i đ đá,

đ đ ng, đ s t đ n th i đ i ngày nay, hầu h t các ti n b công ngh quan tr ng đ u

g n li n v i vi c c i thi n các tính ch t c a v t li u có sẵn hoặc s d ng v t li u

m i Đ thực hi n m t công vi c kỹ thu t th ng ng i ta ph i dùng nhi u lo i

v tli u và k t h p chúng v i nhau m t cách đúng đ n

2.1.2 Đ nh nghĩa

Trong khoa h c v t li u, ng i ta đ nh nghĩa v t li u là các ch t r n đ c

s d ng đ ch t o các đ v t ph c v cho đ i s ng con ng i Khi nói đ n v t li u

 V t li u có c u trúc vô đ nh hình: ít tr t tự h n, gi ng nh trong ch t l ng kho ng cách gần (vƠi đ ng kính nguyên t ) thì có sự lặp l i nƠo đó trong sự phân b nguyên t Th ng gặp c u trúc này trong th y tinh, cao su

2.1.3.2 Phân lo i theo quá trình công ngh

 V t li u kim lo i và h p kim

 V t li u polyme h u c

 V t li u g m s

Cóbalo itính ch tph thu cvàoki utácđ ng bên ngoài:

Tính ch t c :ph n ánhtính ch tbi nd ng c av tli ukhi cóh lựcbênngoài tácd ngnh đ b n c ,đ dai,đ c ng…

Tính ch t v tlý:bi uhi n c av tli ud itácđ ng c anhi tđ ,đi ntr ng,

từtr ng, ánh sáng nh đ d nđi n,d nnhi t,tính ch ttừ, tính ch tquang

Tính ch thóah cμđặctr ng cho đ b nhóah c c av tli ud i nh h ng c a môitr ngngoài

Tínhnăng c am th kỹthu tth ngb gi ih nb itính ch t c a các v tli u có sẵn

2.1.4.2 C u trúc vi mô

Trongnhi utr ngh p, c utrúc bêntrong c a v t li u làm t t ph p cách t có kích th cvimô, cóhìnhd ngnh tđ nht othành c utrúcvimô C u trúc này cóth quan sátbằngkínhhi nviquangh choặckínhhi nviđi nt C utrúcnày còn đ cg i là đatinhth

C u trúcμ graphit vƠ kim c ng đ u c u t o từ nguyên t cacbon, nh ng graphit

m m, d tách l p còn kim c ng thì r t c ng C u trúc graphit là d ng sáu ph ng,

M ng tinh th là m t t p h p vô h n các nút (nguyên t , phân t hoặc ion) s p

x p theo m t tr t tự nh t đ nh M ng nh n đ c bằng cách t nh ti n trong không gian ba vect không đ ng phẳnga , b ,c Các vecto nƠy dùng xác đ nh ph ng vƠ kho ng cách gi a các nút m ng

Hình 2 1: M ng tinh th l ập ph ng tơm mặt[13]

2.2.2 Ô c sở, ch số phư ng, ch số Miller c a mặt tinh th

 Ọ c s là hình kh i nh nh t có cách s p x p nguyên t đ i di n cho toàn

b m ng tinh th Thông s m ng lƠ kích th c ô c s , lƠ kích th c các c nh

c a ô c s

M t ô c s hoƠn toƠn xác đ nh kích th c khi ta bi t các y u t

- 3 c nh a,b,c

- 3 góc α, ,

 Ph ng lƠ đ ng thẳng đi qua các nút m ng nằm trong m ng tinh th , ch

s ph ng kí hi u lƠ [u v w] Đơy lƠ γ s nguyên tỷ l thu n v i t a đ c a nút

 Tìmgiao đi mc a mặtphẳngtrên 3 tr c theo th tựOx,Oy,Oz

 Xác đ nh t a đ các giao đi mr i sau đó l ygiátr ngh chđ o

 Quy đ ng m u s , l ycác giá tr c a t s , đó chính là ch s h,k,l

Các mặtcócácch s giátr tuy t đ ih,k,lgi ngnhau t o nên h mặtMiller {hkl}.Các h mặt {hkl}gi ngnhauv tínhch t đ i x ng Đâylà c s chonhi u x

tiaXtrêntinhth ChùmtiaXph n x trêncác mặtnguyên t c atinhth ,giao thoa

tăngc ng v inhau và cho ta hình nh nhi u x c a tinh th

Hình 2 3: Ch s Miller c ủa các mặt (100),(010),(001),(110),(111)[13]

N u mặt phẳng song song v i tr c t a đ nƠo thì xem nh mặt phẳng c t tr c

đó t i ∞, ch s Miller ng v i tr c đó bằng 0 N u mặt phẳng c t tr c t a đ âm

thì d u ắ - ” đ c đặt phía trên đầu ch s đó.N u bi t đ c ch s Miller (h k l) c a các mặt m ng, ng i ta có th tính đ c kho ng cách dhkl gi a hai mặt m ng song song k ti p nhau

Thông tin quan tr ng nh t khi kh o sát m ng l i không gian là giá tr kho ng cách gi a các mặt m ng dhkl Từ các k t qu ghi ph nhi u x tia X cho ta bi t các giá tr đó c a m u nghiên c u, do đó ta bi t đ c sự có mặt c a các pha r n trong

m u Mỗi h tinh th có m i quan h gi a giá tr dhkl vav các thông s c a c s

B ảng 2.1: Quan h tr s d hkl trong các h tinh th

2 =

2+ 2 + 22

2 + 2

2 +

2 2

h c màthôi Có t t c b y h tinhth H tinhth đ n gi n nh t và đ i x ng cao nh t

là h l p ph ng, các h tinhth khác có tính đ i x ngth p h nlà: h sáu ph ng,

h b n ph ng, h ba ph ng(còn g i là hình mặtthoi), h thoi, h m t nghiêng, h

ba nghiêng M ts nhà tinh th h c coi h tinhth ba ph nglà m t phần c a h tinh

th sáu ph ng

Hình 2 4 : Ọ c sở của 7 d ng h tinh th [13]

2.3 C u trúc tinh th đi n hình c a kim lo i

Đặc đi m c u trúc kim lo i là nguyên t luôn có xu h ng x p xít chặt v i ki u

m ng đ n gi n nh l p ph ng tơm kh i, l p ph ng tơm mặt và l c giác x p chặt

2.3.1 M ng l p phư ng tơm khối

Ọ c s là hình l p ph ng c nh bằng a, các nguyên t nằm đ nh và tâm kh i Nguyên t nằm xít nhau theo ph ng <1 1 1>, do đó đ ng kính nguyên t là

dngt== 3

2 Các mặt tinh th x p dƠy đặc nh t là h {1 1 0}

Hình 2 5 : Ọ c sở , m ng lập ph ng tơm kh i [11]

M t đ x p th tích Mv = 68% Nh v y, trong m ng l p ph ng tơm kh i có nhi u lỗ tr ng nh ng kích th c đ u nh , l n nh t không v t quá γ0% kích th c

đ ng kính nguyên t Các kim lo i có c u trúc này là S t (Feαμ s t có m ng l p

ph ng tơm kh i), Crôm (Cr), Molybden (Mo), Wolfram (W),…

2.3.2 M ng l p phư ng tơm mặt

Ọ c s là hình l p ph ng c nh bằng a, các nguyên t nằm trung tâm các

mặt bên nh hình v

Hình 2 6 : Ọ c sở , m ng lập ph ng tơm mặt[13]

Trong m ng l p ph ng tơm mặt, các nguyên t x p xít nhau theo ph ng

đ ng chéo < 1 1 0 > nên đ ng kính nguyên t dng.t = a 2

2 Các mặt tinh th dày đặc x p theo mặt h {1 1 1} M t đ x p th tích Mv=74% Đơy lƠ lo i m ng x p

dầy đặc nh t Các kim lo i có c u trúc này là S t (Fe μ s t có m ng l p ph ng tơm

mặt), Niken (Ni), Đ ng (Cu), Nhôm (Al),…

Hình 2 7 : Ọ c sở , ch s ph ng của ô c cở[13]

Trong thực t , các nguyên t không hoàn toàn nằm đúng các v trí gây nên

sự sai l ch m ng trong tinh th làm nh h ng l n đ n c tính c a kim lo i Từ

c u trúc tinh th c a kim lo i, ta có th s d ng các tia b c x xuyên vào bên trong kim lo i Dựa trên hình nh nhi u x thu nh n đ c, ta có th kh o sát nh ng thu c tính c a kim lo i đó, đánh giá nh ng khuy t t t trong kim lo i, nh ng ng

su t d vƠ nh t là sự sai h ng m i c a kim lo i khi nó ch u tác đ ng c a ng su t

tuần hoàn theo th i gian

2.4 Các phư ng pháp nghiên cứu kim lo i và h p kim

Tùy theo m c đích, các ph ng pháp nghiên c u kim lo i và h p kim bao

g m các lo i sau:

2.4.1 Phư ng pháp nghiên cứu c u trúc bằng tia X hay tia R ngen

Đó lƠ ph ng pháp nghiên c u sự s p x p các nguyên t trong kim lo i và

h p kim bằng tia R ngen Tia R ngen có b c sóng r t ng n do v y chúng mang năng l ng l n, có th xuyên qua v t th Căn c vào hình nh nhi u x c a tia X

b ph n chi u từ các mặt tinh th mƠ ng i ta có th xác đ nh đ c kích th c c a

nó, nh kỹ thu t này hi n nay ng i ta đƣ bi t đ c c u trúc m ng tinh th c a

hầu h t các nguyên t hóa h c, phần l n các pha th ng gặp trong v t li u kim

lo i đang s d ng hi n nay và phần l n các khoán v t

2.4.2 Phư ng pháp nghiên cứu t chức kim lo i và h p kim

Ng i ta nh n th y không nh ng c u trúc (sự s p x p các nguyên t trong

m ng tinh th , mà t ch c kim lo i và h p kim cũng nh h ng r t nhi u đ n tính

ch t c a chúng T ch c kim lo i và h p kim là t p h p c a các thành phần c u t o khác nhau (kích th c h t, c u t o pha sự phân b c a h t c a pha kim lo i và h p kim ) mà ta có th quan sát đ c bằng các ph ng pháp khác nhau

ch c kim lo i nh sự phân b c a th , chênh l ch c a ph t pho và cac bon trong thép v.v…

 T ch c t vi

Ph ng pháp t ch c t vi lƠ ph ng pháp nghiên c u các thành phần c u

t o c a kim lo i và h p kim d i kính hi n vi Có th dùng kính hi n vi quang h c

hoặc kính hi n vi đi n t

Chư ng 3

LÝ THUY T M I

3.1 Hi n tư ng phá h y m ic a kim lo i.[3]

Phần l n các chi ti t máy làm vi c v i ng su t thay đ i theo th i gian Thực

t ch ng t rằng các chi ti t máy này có th b h ng khi ch u ng su t có tr s th p

h n nhi u so v i tr ng h p ng su t không thay đ i quan sát sự phá h y khi ch u

ng su t thay đ i, ng i ta th y quá trình h ng vì m i b t đầu từ nh ng v t n t r t

nh sinh ra t i vùng chi ti t máy ch u ng su t t ng đ i l n; khi s chu trình làm

vi c c a chi ti t tăng lên thì các v t n t nƠy cũng m r ng dần, chi ti t máy ngày càng b y u và cu i cùng xẩy ra g y h ng chi ti t máy Đó chính lƠ sự phá h y m i

Kh năng c a kim lo i c n l i sự phá h y m i đ c g i lƠ đ b n m i, hoặc còn g i

là s c b n m i

3.1.1 Hi n tư ng m i

Hi n t ng phá h y m i đ c phát hi n từ gi a th kỷ 1λ vƠ đƣ từ lâu gi i h n

b n m i đ c coi là m t trong các đặc tr ng tính toán ch y u đ xác đ nh kích

th c chi ti t máy Thực ti n ch ng minh cho th y 90% các t n th t c a chi ti t máy có liên quan đ n sự phát sinh và phát tri n các v t n t m i

Hình 3.1: S ự tích lũy phá hủy m i ở kim lo i.[3]

Qua các nghiên c u v sự phá h y c a v t li u có th rút ra nh ng k t lu n sau đơyμ

- V t li u có th b phá h y khi tr s ng su t l n nh t σmax không nh ng th p

v hi n t ng bên ngoài Phá h y vì ng su t tĩnh lƠ do tác d ng c a ng su t có tr

s khá cao, đ i v i v t li u dẻo ng su t này l n h n gi i h n ch y, còn đ i v iv t

li u giòn thì tr s ng su t cao h n gi i h n b n Sự phá h y tĩnh bao gi cũng kèm theo sự xu t hi n bi n d ng dẻo rõ r t, choán c m t vùng chi ti t máy Trái l i phá

h y m i xẩy ra khi tr s ng su t không l n l m Chi ti t máy b h ng có th d i

d ng gƣy đ t hoàn toàn hoặc có nh ng v t n t l n, khi n chi ti t máy không th ti p

t c làm vi c đ c n a Sự phá h y m i có tính ch t c c b , ch xẩy ra trong m t vùng nh c a chi ti t, v t n t m i phát tri n ng m ngầm r t khó phát hi n bằng m t

th ng Tr c khi chi ti t máy b h ng hoƠn toƠn th ng không th y m t d u hi u báo tr c nào, thí d nh bi n d ng dẻo (k c đ i v i v t li u dẻo) nh ng sau đó

đ t nhiên xẩy ra sự phá h y t i m t hoặc vài ti t di n nƠo đó c a chi ti t t i ti t

di n này v t n t đƣ phát tri n khá sâu, làm gi m di n tích phần làm vi c đ n m c chi ti t không còn đ kh năng ch u t i n a

Hình d ng chỗ h ng vì m i khác hẳn ch h ng do tác d ng c a ng su t tĩnh,

đ i v i v t li u dẻo xẩy ra co th t ti t di n t i vùng b h ng, còn đ i v i v t li u giòn chỗ đ t có d u hi u b đ t ra Tr ng h p chi ti t máy b h ng do m i, quan

sát b mặt v t gãy có th th y rõ hai vùng: vùng th nh t t ng đ i m n, h t nh , (gi ng nh chỗ vỡ c a mãnh s ), đó lƠ vùng các v t n t m i đang phát tri n Vùng

th hai g gh , có h t to hoặc có các th Vùng nƠy đ c g i là vùng h ng tĩnh, còn vùng th nh t g i là vùng h ng vì m i Cũng có tr ng h p quan sát trên ti t di n

so v i vùng h ng tĩnh, ta bi t là chi ti t máy đƣ lƠm vi c lâu v i ng su t l n h n

gi i h n m i N u di n tích vùng h ng tĩnh khá l n, chi ti t máy rõ rƠng đƣ ch u quá

t i l n trong th i gian ng n v i s chu kỳ ng su t t ng đ i ít đƣ phá h ng

3.1.2 Đư ng cong m i

Trên c s k t qu các thí nghi m m i, ng i ta l p đ c đ th có d ng đ ng cong bi u di n quan h gi a ng su t σmax ( ng su t biên đ hoặc ng su t l n nh t)

v i s chu kỳ thay đ i ng su t N mà chi ti t máy (hoặc m u thí nghi m) ch u đ c cho đ n khi h ng Đ ng cong nƠy đ c g i lƠ đ ng congVeller (Wohler’s curve), mang tên nhà khoa h c đầu tiên làm các th nghi m xác l p đ ng cong này

Hình 3 2 : Đ ờng cong m i Veller

ng su t thay đ i có th là ng su t l n nh t hoặc lƠ biên đ ng su t

(σmax, σa)

Đ xây dựng đ ng cong m i m t d ng chu kỳ ng su t nƠo đó trong m t

đi u ki n nƠo đó, ng i ta ph i ti n hành từ βη đ n 100 thí nghi m cho m t lo i

σaậ biên đ ng su t

σr ậ gi i h n m i c a v t li u chu kỳ ng su t r

3.1.3 Gi i h n m i

Gi i h n m i c a v t li u là m t trong s nh ng đặc tr ng c h c c a v t li u Cũng nh các đặc tr ng c h c khác, mu n xác đ nh gi i h n m i c a m t v t li u nào, m t đi u ki n nào cần ph i làm thực nghi m theo đúng tiêu chuẩn c a quy chuẩn đó

Gi i h n m i c a v t li u m t đi u ki n nƠo đó lƠ giá tr l n nh t c a ng

su t thay đ i theo th i gian ng v i m t s chu kỳ ng su t c s mà v t li u không

b phá h ng Mỗi v t li u có chu kỳ ng su t c s riêng G i No là s chu kỳ ng

C u trúc t vi do quá trình công ngh luy n kim hay quá trình x lý nhi t quy t

đ nh Nh ng quá trình này t o ra nh ng c u trúc h t khác nhau làm nh h ng l n

đ n s c ch ng m i c a v t li u

 B n ch t v t li u:

V t li u có nh h ng l n đ n đ b n m i c a chi ti t máy Chi ti t máy đ c

ch t o bằng v t li u có c tính cao, đ b n m i c a chi ti t s cao vì khi v t li u có

c tính cao thì kh năng xu t hi n các v t n t s khó khăn h n

Nhìn chung, chi ti t máy đ c ch t o bằng v t li u kim lo i có đ b n m i cao h n chi ti t máy đ c ch t o bằng v t li u phi kim lo i

V t li u thép có đ b n m i cao h n các v t li u khác N u thép có hƠm l ng cacbon t ng đ i cao thì gi i h n b n m i s cao h n thép có hƠm l ng cacbon

th p h n Thép h p kim có đ b n m i cao h n thép cacbon thông th ng

Chi ti t máy đ c ch t o bằng thép có đ b n m i cao h n chi ti t máy đ c

ch t o bằng gang

Thép có c u t o ferit thì đ b n m i th p, trái l i thép có c u t o mactenxit đ

b n m i cao N u thép có l n nhi u t p ch t phi kim lo i s t o ra nhi u khuy t t t bên trong v t li u, khi đó đ b n m i s gi m

Chi ti t máy đ c ch t o bằng kim lo i đen có đ b n m i cao h n so v i chi

ti t máy đ c ch t o bằng h p kim màu

H p kim màu không có gi i h n m i dài h n, các s li u v gi i h n b n m i

c a h p kim mƠu đ c xác đ nh theo chu kỳ c s No=108 Đ b n m i c a chi ti t

máy đ c ch t o bằng h p kim màu thì ph thu c vƠo ph ng pháp ch t o N u chi ti t máy đ c ch t o bằng phôi d p s có đ b n m i cao h n, phôi đúc liên t c

hoặc đúc d i áp lực có đ b n m i cao h n phôi đúc bằng ph ng pháp thông

th ng

3.2.1.1 nh hưởng c a l ch m ng

Đ b n lý thuy t c a kim lo i đ c xác đ nh từ đi u ki n bi n d ng hoặc phá

h y trong vùng đƠn h i c a m ng lỦ t ng đa tinh th , trong đó ngo i lực tác d ng

( 3-4) Trong đó E lƠ modun đƠn h i, Us μ Năng l ng b mặt, r0: kho ng cách gi a các nguyên t

Ví d : N u E= 103 kG/mm2 , Us = 10-4 kG/mm2, r0 = 2.10-7 mm

thì σmax= 700 kG/mm2

Theo J.K Mackenzil và N.F Mott cho rằng, ng su t tr t t ng đ i gi a hai

mặt phẳng nguyên t trong tinh th bằng:

ượ =30 (3-5)

V i Gμ modun đƠn h i tr t (Shear modulus)

Bằng thực nghi m, O Vingsbo, Y Bertrom vƠ G Lagerberg đƣ tìm ra công

3.2.1.2 nh hưởng c a t chức t vi ậ độ h t

T ch c t vi do quá trình công ngh luy n kim hay quá trình x lý nhi t quy t

đ nh Nh ng quá trình này t o ra nh ng c u trúc h t khác nhau làm nh h ng l n

đ n s c ch ng m i c a v t li u, làm cho gi i h n m i gi m đi từ 1.7 đ n 2 lần.Tuy nhiên, thực nghi m cũng cho rằng nh h ng c a t ch c t vi t ra y u h n n u

c a h t h0 (mm)

Gi i h n

ch y σv=σ0,2 (kG/mm2)

Gi i h n

m i

σv=σ0,2 (kG/mm2)

So sánh

Các v t li u làm vi c trong đi u ki n ch t t i không n đ nh th ng gây ra

nh ng ng su t khác nhau, d n đ n sự phá h y m i không theo quy lu t tuy n tính

Khi làm vi c t i tr ng tác d ng lên chi ti t máy có th gây nên các lo i ng

còn đ c g i là ng su t trung bình m là nguyên nhân ch y u gây nên sự phá h y

m i, và thành phần ng su t thay đ i có biên đ ng su t a

Tr ng h p chi ti t máy ch u ng su t ph c t p nh vừa ch u u n vừa ch u

xo n hoặc trong chi ti t máy có tác d ng ng su t thay đ i v i biên đ ng su t pháp a vƠ biên đ ng su t ti p a, đ đánh giá đ b n m i c a chi ti t máy trong

nh ng tr ng h p nƠy ng i ta ph i dùng thuy t b n ng su t ti p l n nh t hoặc thuy t bên th năng bi n đ i hình d ng đ tính toán

B ảng 3 3: Các giới h n b n và m i của một s lo i vật li u

3.2.2.2 nh hưởng c a tần số t i tr ng

Nh ng máy móc thông th ng làm vi c v i tần s 10000 vòng/ phút (ả 1θ7 Hz) hoặc th p h n Nh ng máy chuyên dùng, các chi ti t máy ch u lực ph i làm

vi c tần s cao h n Ví d , cánh c a máy nén khí từ 200 - 2000 Hz, các lá tuabin

từ 500 - 3000 Hz, các cánh tuabin c a đ ng c tên l a từ 7000 - 10000 Hz Nh ng quan sát thực nghi m cho th y, sự phá h y m i c a các cánh tuabin xu t hi n khi

tần s t i tr ng đ t t i 25 ÷ 30 kHz

STT Vật li u

Gi i h n

b n bMpa

Gi i h n m i kéo -1kMPa

Gi i h n

m i u n -1uMPa

Gi i h n

m i xo n

-1xMPa

li u trong pha này gần t ng tự nh khi v t li u ch u ng su t tĩnh

Pha II: là pha quan tr ng, ng v i sự phá h y m i c p đ cao Giai đo n này,

v t n t t vi phát tri n từ b mặt các h t, từ sự l ch m ng tinh th hoặc từ các khuy t t t kỹ thu t ban đầu có trong v t li u

Pha III: pha phá h ng m i c ng đ ng su t th p, s chu kỳ ng su t l n Giai đo n này v t n t có th ngừng phát tri n hoặc phát tri n n đ nh

Hình 3 4 : Các pha trên đ ờng cong m i [3]

3.3.2 Nghiên c ứu b mặt phá h y m i các chi ti t máy thực t