Nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal alcu

Nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal alcu Nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal alcu Nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal alcu Nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal alcu

TÓM TẮT

Liên kết nối hai vật liệu kim loại khác nhau là một thách thức lớn đối với các ngành công nghiệp hiện nay Áp dụng công nghệ hàn ma sát khuấy cũng là một nghiên cứu khả thi, nhưng để đánh giá được cơ tính cũng như bản chất của mối liên kết so với vật liệu nền thì cần phải khảo sát, thí nghiệm, đánh giá để tìm ra được ưu nhược điểm của nó

Trong đề tài này sẽ đi sâu về nghiên cứu cơ tính và khả năng truyền dẫn điện của mối liên kết bimetal giữa nhôm A1050 và đồng C1100 Với những ưu điểm của nhôm và đồng chúng được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp, đặc biệt

là ngành công nghiệp điện Mối hàn ma sát khuấy này được đánh giá cao về khả năng chống ăn mòn, tính chất dẫn nhiệt và dẫn điện Cụ thể nghiên cứu tập trung vào các nội dung như sau:

Khảo sát cấu trúc tế vi vùng tiếp giáp Al/Cu, Khảo sát cơ tính tổng thể và cục

bộ của mối liên kết Khảo sát khả năng ăn mòn điện hóa cũng như tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal Al/Cu Thông qua việc khảo sát chúng ta thấy được sự thay đổi về cấu trúc vật liệu vùng tiếp giáp, độ cứng, độ dai va đập của mối liên kết, ngoài ra sẽ có kết quả về khả năng truyền dẫn điện của liên kết Al/Cu, để có thể ứng dụng nó một cách hiệu quả nhất vào thực tiễn

The connection of two different metal materials is a really big challenge for industries today Therefore, applying stirring friction welding technology is considered a feasible study However, to evaluate the mechanical and natural properties of the bond to the base material we need to investigate, experiment and evaluate to find out its advantages and disadvantages

In this topic, we will profoundly research on the mechanical properties and electrical transmission ability of the bimetal bond between aluminum A1050 and copper C1100 Thank to their advantages, aluminum and copper are used a lot in many industries, especially in the electrical industry This stirring friction weld is highly assessed for its corrosion resistance, thermal and electrical conductivity This study will specifically focus on the following contents: Research the microstructure structure of the Al / Cu junction Research the general and local mechanical properties of the bond

Research the electrochemical corrosion ability as well as the electrical conductivity of the Al / Cu bimetal sheet Through the study, we can see the changes in the material structure of the junction area, the hardness, the impact strength of the bond Moreover, we will have the results of the electrical conductivity of the Al / Cu bond so we are able to apply it most effectively in practice

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN

ABSTRACT

DANH MỤC CÁC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan chung về đề tài nghiên cứu 2

1.2 Ứng dụng vật liệu bimetal Al/Cu [3] 2

1.3 Giới thiệu phương pháp hàn ma sát khuấy 3

1.4 Các nghiên cứu ở nước ngoài và trong nước 5

1.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài 5

1.4.2 Các nghiên cứu trong nước 6

1.5 Tính cấp thiết và ý nghĩa nghiên cứu của đề tài: 8

1.5.1 Tính cấp thiết 8

1.5.2 Ý Nghĩa của nghiên cứu: 8

1.5.3 Đối tượng, nội dung, giới hạn đề tài, và phương pháp nghiên cứu: 8

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10

2.1 Hợp kim nhôm A1050 10

2.1.1 Đặc điểm [13] 10

2.1.2 Khả năng gia công [14] 11

2.2 Đồng C1100 13

2.2.1 Đặc điểm 13

2.2.2 Thành phần cấu tạo 13

2.2.3 Khả năng gia công 14

2.3 Ăn mòn điện hóa 15

2.3.1 Định nghĩa: 15

2.3.2 Cơ chế ăn mòn điện hóa 15

2.3.3 Quá trình ăn mòn điện hóa 15

2.3.4 Công thức tính tốc độ ăn mòn điện hóa 17

2.4 Độ dẫn điện 18

2.4.1 Khái niệm 18

2.4.2 Đơn vị đo độ dẫn điện 18

2.4.3 Công thức tính hệ số dẫn điện 19

2.5 Sự hình thành cấu trúc tế vi trong mối hàn ma sát khuấy 19

2.5.1 Vùng khuấy (Stirred zone hoặc Nugget zone, được ký hiệu là SZ hoặc NZ) 19

2.5.2 Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (Thermo-mechanically affected zone, được ký hiệu là TMAZ) 20

2.5.3 Vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat-affected zone, được ký hiệu là HAZ) 20

Chương 3: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 21

3.1 Quá trình tạo mẫu thí nghiệm 21

3.1.1 Vật liệu thí nghiệm 21

3.1.2 Máy móc thiết bị chế tạo mẫu 21

3.1.3 Thiết kế và cắt mẫu thí nghiệm 22

3.2.1 Khảo sát cấu trúc tế vi vùng tiếp giáp 25

3.2.2 Khảo sát độ cứng của mối liên kết 28

3.2.3 Khảo sát độ bền uốn mối liên kết 32

3.2.4 Khảo sát độ bền va đập trên máy Tinius Olsen IT-406E 33

3.2.5 Khảo sát khả năng ăn mòn của mối liên kết Al/Cu 34

3.2.6 Khảo sát tính năng truyền dẫn điện của tấm Bimetal Al/Cu 36

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 37

4.1 Kết quả khảo sát Cấu trúc tế vi vùng tiếp giáp Al/Cu 37

4.2 Kết quả cơ tính tổng thể và cơ tính cục bộ mối liên kết 39

4.2.1 Kết quả độ cứng mối liên kết 39

4.2.2 Kết quả độ bền kéo mối liên kết 41

4.2.3 Kết quả khảo sát độ bền uốn ASTM E290-14 [27] 47

4.2.4 Kết quả khảo sát độ dai va đập E23-07a [29] 49

4.1.4 Kết quả khảo sát độ dẫn điện 54

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 56

5.1 Kết luận 56

5.2 Kiến nghị 57

5.3 Hướng nghiên cứu mới 57

5.4 Nghiên cứu ứng dụng 57

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

Fb : Tải trọng lớn nhất khi đứt mẫu (N)

FSW : Friction stir welding

HAZ : heat affected zone

S0 : Tiết diện ngang của mẫu (mm2)

S1 : Tiết diện ngang của mẫu khi đứt (mm2)

t : Chiều rộng mẫu(mm)

TMAZ : Thermomechanically affectedzone

TWI : TheWelding Institute

V : Là độ võng khi uốn

v : Tốc độ tịnh tiến (mm/phút)

δ : Độ giãn dài tương đối khi đứt

σch : Giới hạn chảy (MPa)

ψ : Độ co thắt tương đối khi đứt

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Cốt nối, dây dẫn bimetal Al/Cu 3

Hình 1.2: Các loại ống lót, vòng bi bôi trơn 3

Hình 1.3: Sơ đồ mô tả quá trình hàn ma sát khuấy 4

Hình 2.1: Nhôm A1050 10

Hình 2.2: Độ bền, khả năng chống ăn mòn của nhôm 12

Hình 2.3: Khả năng hàn, hóa bền của nhôm A 1050 13

Hình 2.4: Đồng C1100 13

Hình 2.5: Các vùng cấu trúc tế vi 19

Hình 3.1: Kích thước mẫu thí nghiệm 21

Hình 3.2: Đồ gá và quá trình hàn FSW Al/Cu 21

Hình 3.3: Liên kết tấm bimetal Al/Cu sau khi hàn FSW 22

Hình 3.4: Kích thước các mẫu thí nghiệm 22

Hình 3.5: Kích thước mẫu cơ tính cục bộ, ăn mòn điện hóa 23

Hình 3.6: Chế tạo mẫu bằng máy cắt dây CNC 24

Hình 3.7 Mẫu thí nghiệm sau khi cắt xong 25

Hình 3.8: Máy đánh bóng bề mặt MA-PP-200M 25

Hình 3.9: Đánh bóng mẫu khảo sát cấu trúc tế vi 26

Hình 3.10: Các loại hóa chất tẩm thực 26

Hình 3.11: Bề mặt trước khi tẩm thực 27

Hình 3.12: Bề mặt sau khi tẩm thực 27

Hình 3.13: Quan sát khuyết tật trên Camera 27

Hình 3.14: Kính hiển vị Olympus- CK40M2-1 28

Hình 3.15: Máy đo độ cứng Wilson hardness 29

Hình 3.16: Thí nghiệm đo độ cứng Hv 30

Hình 3.17: Mẫu đo độ bền kéo 30

Hình 3.18: Máy kéo, nén INSTRON-3366 31

Hình 3.19: Mẫu kéo cơ tính cục bộ 32

Hình 3.20: Mẫu khảo sát độ bền uốn 32

Hình 3.21: Thí nghiệm độ bền uốn 33

Hình 3.22: Mẫu độ bền va đập 33

Hình 3.23: Thí nghiệm độ bền va đập 33

Hình 3.24: Mẫu khảo sát ăn mòn điện hóa 34

Hình 3.25: Cân mẫu trước khi thí nghiệm 34

Hình 3.26: Môi trường ăn mòn NaCl 35

Hình 3.27: Môi trường ăn mòn H20 35

Hình 3.28: Môi trường ăn mòn nước cất 35

Hình 3.30: Mẫu khảo sát độ dẫn điện 36

Hình 3.29: Khảo sát tính năng truyền dẫn điện 36

Hình 4.1: Quan sát vùng hàn bằng camera 37

Hình 4.2: Một số lỗi khi quan sát camera 38

Hình 4.3: Biểu đồ độ cứng của mẫu Al/Cu 39

Hình 4.4 Vị trí phá hủy khi thử kéo mẫu Al/Cu 42

Hình 4.5 Vị trí phá hủy thử kéo vùng interface 43

Hình 4.6 vị trí phá hủy kéo vùng II 46

Hình 4.7 Biểu đồ giá trị bền uốn 48

Hình 4.8: Mẫu sau khi thử uốn 48

Hình 4.9: Thí nghiệm độ bền va đập 49

Hình 4.10: Hình ảnh trước khi ăn mòn 50

Hình 4.11: Hình ảnh sau khi ăn mòn lần 1 50

Hình 4.12: Hình ảnh sau khi ăn mòn lần 2 51

Hình 4.13: Hình ảnh sau khi ăn mòn lần 3 51

Hình 4.14: Hình ảnh trước khi ăn mòn H20 52

Hình 4.15: Hình ảnh sau khi ăn mòn H20 52

Hình 4.16: Hình ảnh trước khi ăn mòn 53

Hình 4.17: Hình ảnh sau khi ăn mòn 53

Hình 4.18: Đo độ dẫn điện 55

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.3 Thành phần hóa học C1100 13

Bảng 2.4: Tính chất vật lý đồng C1100 14

Bảng 2.5 Tính chất cơ học của đồng C1100 14

Bảng 2.6 Điện thế điện cực tiêu chuẩn 15

Bảng 2.7 Độ dẫn điện của một số kim loại ở khoảng 27 °C 18

Bảng 3.1 Số lượng mẫu cắt thí nghiệm 24

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật máy đánh bóng bề mặt MA-PP-200M 26

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật kính hiển vi CK40M 2-1 28

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật máy đo độ cứng Wilson hardness 29

Bảng 3.5 Thông số kỹ thuật máy kéo nén INSTRON - 3366 31

Bảng 3.6 Thông số máy va đập Tinius Olsen IT- 406E 34

Bảng 4.1 Soi cấu trúc tế vi 38

Bảng 4.2 Kết quả đo độ cứng Hv mẫu Al/Cu 40

Bảng 4.3 Kết quả độ bền kéo mẫu tiêu chuẩn ASTM E8 41

Bảng 4.4 Kết quả kéo mẫu interfcet 43

Bảng 4.5 Kết quả kéo vùng II (Al; Cu) 44

Bảng 4.6 Kết quả thử uốn 47

Bảng 4.7 Kết quả độ dai va đập 49

Bảng 4.8 kết quả đo các mẫu : Đơn vị R(μΩ) 54

Bảng 4.9 Kết quả đo độ dẫn điện 55

LỜI NÓI ĐẦU

Tấm bimetal Al/Cu là một loại vật liệu composite, nó được sử dụng khá phổ biến trong các ngành công nghiệp, điển hình là sản xuất các loại linh kiện cho ngành điện như: Bộ phận ngắt mạch nhỏ, ac tiếp xúc, chuyển tiếp contactor, cốt nối, chuyển mạch, và tản nhiệt ô tô, vv… Việc chế tạo tấm Bimetal Al/Cu cũng đang là vấn đề khá phức tạp cho các nhà sản xuất, với những phương pháp truyền thống như cán, đúc… chưa phải là phương pháp tối ưu nhất để đảm bảo vấn đề tiết kiệm nguồn nguyên vật liệu, vệ sinh môi trường… Bên cạnh đó cơ tính của mối liên kết cũng đang là vấn đề mà ngành khoa học vật liệu quan tâm Phương pháp hàn ma sát khuấy ra đời không chỉ giải quyết vấn đề kinh tế, với những tính năng nổi trội như: Không cần vật liệu phụ, không gây ứng suất, biến dạng hàn quá lớn, không phát sinh các lỗi thường gặp ở những phương pháp hàn khác, …chính vì vậy nhiều năm gần đây có rất nhiều nghiên cứu về phương pháp hàn FSW này

Về cơ bản các nghiên cứu từ trước đến nay chỉ giải quyết được bài toán liên kết các vật liệu nền đồng nhất, việc liên kết hai kim loại có bản chất khác nhau nhờ công nghệ hàn ma sát khuấy chưa được nghiên cứu nhiều Các vấn đề ứng xử cơ học, cấu trúc mối hàn, khả năng truyền dẫn điện, vấn đề ăn mòn điện hóa ít thấy được công bố trên các bài báo trong nước, cũng như nước ngoài Đây là các vấn đề rất mới mà các nhà khoa học đang quan tâm

Chính vì vậy tôi đã lựa chọn thực hiện đề tài “Nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal Al/Cu” dựa trên phương pháp liên

kết hàn ma sát khuấy FSW, với hy vọng từ nghiên cứu này có thể đóng góp một phần nhỏ vào sự phát triển của các ngành công nghiệp vật liệu hiện nay

Chương 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về đề tài nghiên cứu

Đồng và nhôm đã và đang được sử dụng rất nhiều trong các ngành công nghiệp, với những tính năng như dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, khả năng chống ăn mòn,

độ dẻo, và tính thẩm mỹ cao Chúng rất phù hợp để gia công chi tiết máy, làm trang trí công nghiệp, thiết bị truyền dẫn điện, dẫn nhiệt Để khai thác tối đa những ưu thế đó, thì tấm bimetal Al/Cu được sản xuất cũng đem lại hiệu quả kinh tế rất tốt Việc liên kết các kim loại có thành phần, cơ tính khác nhau cũng đang là hướng đi

đang được các tập đoàn cũng như các cơ sở sản xuất quan tâm và chú trọng đầu tư

Với công nghệ kỹ thuật hiện nay, tấm bimetal Al/Cu được chế tạo phần lớn

là phương pháp cán, dập, hàn nổ, hàn ma sát…cả hai kim loại được khuếch tán vào nhau tạo nên một khối không thể thách rời Để góp phần đa dạng hóa các loại lưỡng kim này, rất nhiều nghiên cứu được đưa ra để tìm và giải quyết các vấn đề liên quan đến khả năng liên kết của các vật liệu khác nhau Tuy nhiên để hiểu rõ cơ tính cũng như bản chất vật liệu tại vùng liên kết thì vẫn chưa có kết quả nghiên cứu cụ thể nào được nêu ra

Đề tài nghiên cứu “ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal Al/Cu” cũng xuất phát từ mục đích này Nó là một vấn đề khá mới, cho tới thời điểm hiện tại chưa có công trình nào công bố cụ thể, chi tiết về lĩnh vực mà tác giả đang nghiên cứu Chỉ có một số công trình nghiên cứu về thông số của dụng cụ hàn có ảnh hưởng tới cơ tính mối hàn giữa nhôm và đồng [1] hoặc nghiên cứu về chế độ hàn và các chất liên kim (IMC) ảnh hưởng như thế nào đến tính chất liên kết của nhôm và đồng [2]

1.2 Ứng dụng vật liệu bimetal Al/Cu [3]

Phần lớn vật liệu bimetal Al/Cu được ứng dụng phục vụ cho các ngành điện, nghành công nghiệp ô tô, các vật dụng dân dụng Cụ thể có một số chi tiết ứng dụng sau đây:

Hình 1.1: Cốt nối, dây dẫn bimetal Al/Cu [19]

Các loại cốt nối và dây dẫn bimetal Al/Cu được sử dụng rất hiệu quả trong nghành công nghiệp điện

Hình 1.2: Các loại ống lót, vòng bi bôi trơn [25]

Ống lót dầu, vòng bi tráng bôi trơn Nó được sử dụng rộng rãi trong các chi tiết như: Máy nén khí, thiết bị lái, tay lái trợ lực, vòng bi đạp, ống lót chân đế, pít-tông đuôi, thiết bị xử lý và nâng cơ, động cơ thủy lực, máy móc nông nghiệp, v.v

1.3 Giới thiệu phương pháp hàn ma sát khuấy

Hàn ma sát khuấy (Friction Stir Welding - FSW) được phát minh bởi học Viện hàn của Vương Quốc Anh (TWI) vào tháng 12 năm 1991 TWI đã được cấp bằng sáng chế thành công ở châu Âu, Mỹ, Nhật Bản và Úc Sau đó TWI đã thành lập TWI Group và được tài trợ bởi dự án 5651: “Sự phát triển của kỹ thuật hàn ma

sát khuấy cho hàn nhôm” vào năm 1992 để tiếp tục nghiên cứu kỹ thuật này [4]

Về nguyên lý cơ bản của hàn ma sát khuấy được thể hiện thu gọn dựa vào sơ

đồ sau:

Hình 1.3: Sơ đồ mô tả quá trình hàn ma sát khuấy [4]

Ưu nhược điểm của công nghệ hàn ma sát khuấy (FSW)[4]

Cơ tính mối hàn tốt, ít biến dạng, ít khuyết tật

Thời gian hàn nhanh, năng suất cao, không đòi hỏi tay nghề cao của người công nhân

1.4 Các nghiên cứu ở nước ngoài và trong nước

1.4.1 Các nghiên cứu nước ngoài

Dagur Ingi Ólafsson [1], Tác giả đã nghiên cứu trên hai vật liệu nhôm

AA1050-H14 / 24 - CU-OF-04 có độ dày 6mm, sau các thử nghiệm sơ bộ, tác giả

đã lựa chọn dụng cụ hàn có vai lõm ØD3 và đầu côn ren ØB N /A, đưa ra được 3 thông số: tốc độ di chuyển, vị trí mối hàn và vị trí bù của dụng cụ liên quan đến đường nối giữa các vật liệu cơ bản Các đặc tính của mối hàn được tối ưu hóa đến 84,8% Hiệu suất đối với độ bền kéo (GETS) và 40,8% độ bền uốn (GEB) so với AA1050-H14 / 24 và hiệu suất dẫn điện 97,2% so với một thành phần lưỡng kim lý tưởng được làm bằng cùng vật liệu không có điện trở tiếp xúc W Winarto M Anis and B Eka Febryansyah [5] Đã nghiên cứu ảnh hưởng của các loại chốt hàn hàn ma sát khuấy đến cơ tính mối hàn nhôm 5052 và đồng nguyên chất Các thông số hàn được thực hiện với ba loại vai và chốt hàn khác nhau: hình trụ, hình côn và ren.Trước khi hàn, tấm đồng được gia nhiệt với nhiệt độ từ 25°C đến 200°C Các mối hàn được thực hiện ở tốc độ quay chốt 2800 vòng/phút, tốc độ di chuyển 2 mm/giây Tất cả các mối hàn sau đó được thử nghiệm độ bền cơ học và quan sát cấu trúc hạt dưới kính hiển vi Kết quả cho thấy tại vùng đồng được gia nhiệt cấu trúc tế

vi thay đổi, tạo ra các pha Al/Cu làm tăng cơ tính của vật liệu Khi sử dụng chốt hàn hình trụ dạng ren xoắn sẽ làm tăng độ bền kéo của mối hàn, thí nghiệm cho thấy, thông thường vị trí gãy xuất hiện tại vùng nhôm A5052

Anggara BS1,2*, E Handoko1, and B Soegijono [6] Đã nghiên cứu tính chất cơ học của hỗn hợp vật liệu nhôm 96,2% và đồng 3,8% Được điều chế bằng quá trình nóng chảy ở nhiệt độ 12000c và thêm vào dung dịch khoảng 12,5% đến 20% SiC trên bề mặt khảo sát Và sau đó phân tích cấu trúc được kiểm tra bằng tia X-Ray máy đo nhiễu xạ (XRD), soi cấu trúc bằng kính hiển vi điện tử (SEM), độ cứng HRB đo bằng máy Vickers

Kết quả cho thấy chính SiC là chất xúc tác làm cho bề mặt được khảo sát có

độ cứng lớn hơn mặt còn lại khoảng 15%

R MuthuVaidyanathan, MahaboobPatel, N SivaRaman, D Tedwors [7], đã

nghiên cứu sự ảnh hưởng của các thông số trong quá trình hàn ma sát khuấy tấm hợp kim nhôm 6063, 2015 Trong nghiên cứu này mục đích chính là tìm ra thông số tối ưu gồm ba thông số chính là tốc độ quay của dụng cụ, tốc độ hàn và lực dọc trục khi hàn ma sát giáp mí để liên kết hai tấm hợp kim nhôm 6063 có độ dày 5 mm Việc đánh giá chất lượng mối hàn được tác giả thực hiện thông qua kiểm tra cơ tính gồm kiểm tra độ bền, độ cứng Kết quả thí nghiệm cơ tính của mối hàn cho thấy mối hàn đạt độ bền kéo lớn nhất là 101 Mpa với tốc độ quay của dụng cụ là 1000

vòng/phút, tốc độ hàn là 1 mm/giây và lực dọc trục là 6000 N

Vinayak D Yadav * , Prof S G Bhatwadekar * Department of Production

Engg, [8], đã nghiên cứu hàn ma sát khuấy các tấm nhôm AA6101 và đồng nguyên

chất có độ dày 5mm được thực hiện ở tốc độ 700 vòng / phút và ở tốc độ di chuyển dao 11mm / phút với dụng cụ hàn H13 Kiểm tra khuyết tật mối hàn và độ bền của mối nối được thực hiện bằng máy tính UTM Họ nhận thấy rằng có một số các hợp chất liên kim như CuAl2, CuAl,Cu9Al4 cùng với một lượng nhỏ α-Al và dung dịch rắn bão hòa của Al trong Cu Đỉnh nhiệt độ đo được trong vùng hàn lên đến 580 0C

Họ thực hiện các thí nghiệm với tốc độ quay của dụng cụ hàn trong khoảng

151-1400 vòng/phút và tốc độ di chuyển trong khoảng 57-330 mm /phút FSW của hợp kim nhôm 6061 với đồng đã chứng minh khó khăn do tính chất giòn của kim loại các hợp chất hình thành trong mối hàn, Đồng và Nhôm tính chất vật liệu khác nhau nên khi liên kết chúng tạo ra độ giòn trên tiết diện vùng ảnh hưởng nhiệt

1.4.2 Các nghiên cứu trong nước

Cho tới thời điểm bây giờ ở Việt Nam chưa tìm thấy tài liệu nào được chính thức công bố về đề tài nghiên cứu ứng xử cơ học và tính năng truyền dẫn điện của

tấm bimetal Al/Cu Chỉ có một số đề tài đã công bố về phương pháp hàn ma sát trên nền vật liệu hợp kim nhôm

Trần Hưng Trà, Dương Đình Hào, Vũ Công Hòa, Phí Công Thuyên [9] Nhóm tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hàn đến sự phân bố nhiệt độ

và cấu trúc mối hàn ma sát khuấy tấm hợp kim nhôm AA7075-T6

Thí nghiệm được thực hiện trên máy phay NC Thông số đầu khuấy với đường kính mũi khuấy là 5.0mm, chiều dài mũi khuấy 4.5mm, mũi khuấy có bước xoắn 1.0mm mũi khuấy được nghiêng một góc 20 so với mặt phôi Mối hàn ma sát khuấy tấm hợp kim nhôm AA7075-T6 được nghiên cứu tại trường Đại hoc Nha Trang Kết quả khảo sát thực nghiệm cho thấy nhiệt độ cao nhất nằm ở vùng khuấy trong tất cả các trường hợp và có xu hướng tăng khi tỷ số tốc độ quay (ω) của đầu khuấy và tốc độ hàn tăng (v) Mối hàn đạt chất lượng khi tỷ số này (ω /v) nằm trong khoảng 4.0-10.0 vòng/mm Nghiên cứu chỉ ra rằng, khi tỷ số ω /v tăng thì kích thước hạt tại các vùng hàn cũng tăng Cấu trúc hạt thay đổi làm cơ tính thay đổi được thể hiện qua sự thay đổi độ cứng

Trần Hưng Trà, nghiên cứu ảnh hưởng của thông số hàn đến cơ tính của mối hàn ma sát khuấy của hợp kim nhôm AA6063-T5 [10]

Ảnh hưởng của tốc độ quay của đầu khuấy và tốc độ hàn đến chu trình nhiệt,

sự phân bố độ cứng, và ứng suất kéo của mối hàn được làm sáng tỏ trong thí nghiệm này Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng tỉ số giữa tốc độ quay và tốc độ hàn càng thấp thì nhiệt sinh ra cũng càng thấp, vùng biến dạng dẻo của chi tiết cũng hẹp lại và ứng suất kéo tăng lên Trong tất cả các trường hợp, vế nứt do kéo đều nằm bên ngoài vùng khuấy, nơi mà độ cứng thấp nhất Và đồng thời ứng suất dư xung quanh vùng hàn khá thấp, nằm trong khoảng 10% của giới hạn chảy của vật liệu

Luận văn thạc sĩ của Dương Đình Hảo [11], nghiên cứu sự ảnh hưởng của thông số hàn đến độ bền kéo mối hàn ma sát khuấy tấm hợp kim nhôm AA7075,

2015 Trong nghiên cứu này tác giả đã khảo sát nhiều chế độ hàn trên tấm hợp kim nhôm AA7075 có độ dày 4 mm với sự kết hợp của hai thông số là tốc độ quay của chốt hàn và tốc độ hàn

Trong nghiên cứu này tác giả đã khảo sát nhiều chế độ hàn trên tấm hợp kim nhôm AA7075 có độ dày 4 mm với sự kết hợp của hai thông số là tốc độ quay của chốt hàn và tốc độ hàn Qua kết quả khảo sát thực nghiệm tác giả nhận thấy khi tỉ số giữa tốc độ quay của chốt hàn và tốc độ hàn trong khoảng từ 4,0 - 10,0 vòng/mm thì

68% so với vật liệu nền và khi tỉ số giữa tốc độ quay của chốt hàn và tốc độ hàn tăng lên thì thì độ bền kéo tăng theo nhưng độ biến dạng giảm

Luận văn thạc sĩ của Thân Trọng Khánh Đạt [12], nghiên cứu sự ảnh hưởng góc nghiêng của đầu dụng cụ đến chất lượng mối hàn trên tấm nhôm phẳng, 2015 Trong nghiên cứu này mục tiêu của tác giả là tìm ra bộ ba thông số tối ưu bao gồm tốc độ hàn, vận tốc hàn, góc nghiêng đầu dao Tác giả đã tiến hành khảo sát sự ảnh hưởng của bộ ba thông số này ở nhiều chế độ khác nhau trên tấm hợp kim nhôm

5052 nhằm tìm ra bộ thông số tạo ra mối hàn có chất lượng tốt nhất

1.5 Tính cấp thiết và ý nghĩa nghiên cứu của đề tài:

1.5.1 Tính cấp thiết

Phần lớn các nghiên cứu từ trước tới nay chưa đưa ra được vấn đề về ứng xử

cơ học, tính năng truyền dẫn điện, cấu trúc hạt vùng khuếch tán hai vật liệu khác nhau Để đánh giá được chất lượng và tính ưu việt của vật liệu composite kim loại,

cụ thể ở đây là tấm bimetal Al/Cu nhằm ứng dụng hiệu quả vật liệu này, vì vậy để

có kết quả chính xác nhất cần phải tiến hành các thí nghiệm, thực nghiệm cụ thể, xác minh, phân tích tỉ mỉ về độ bền cơ học, về tính năng truyền dẫn điện, cấu trúc tế

vi vùng hàn…để chứng minh đề tài thực sự cần thiết cho nghành khoa học kỹ thuật

1.5.2 Ý Nghĩa của nghiên cứu:

Về lĩnh vực khoa học, phân tích và đánh giá chính xác về tính năng truyền dẫn điện, tốc độ ăn mòn điện hóa, độ bền cơ học, uốn, kéo, độ dai va đập, độ cứng

và cấu trúc tế vi vùng hàn của mối liên kết A1050 và đồng C1100 thông qua phương pháp hàn ma sát khuấy Nghiên cứu thành công có thể cho ra đời một vật liệu mới thay thế cho nhôm và đồng nguyên chất Phương pháp hàn FSW giữa hai vật liệu khác nhau thành công sẽ đóng góp hết sức to lớn cho kinh tế, môi trường và chất lượng sản phẩm

1.5.3 Đối tượng, nội dung, giới hạn đề tài, và phương pháp nghiên cứu:

+ Đối tượng, nội dung nghiên cứu:

Đề tài sẽ tập trung nghiên cứu về ứng xử cơ học, tính năng truyền dẫn điện của tấm bimetal Al/Cu sau khi liên kết với nhau bằng phương pháp hàn ma sát khuấy (FSW)

Cụ thể trọng tâm của đề tài sẽ đi sâu vào những nội dung sau:

Khảo sát cấu trúc tế vi tại vùng liên kết tấm Al/Cu

Khảo sát cơ tính tổng thể và cục bộ của mối liên kết

Khảo sát khả năng ăn mòn điện hóa

Khảo sát tính năng truyền dẫn điện

+ Phương pháp nghiên cứu:

Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Đọc, tóm tắt, phân tích các tài liệu liên quan Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Phương pháp thu nhận, xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm

Chương 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hợp kim nhôm A1050

2.1.1 Đặc điểm [13]

Nhôm A1050 là hợp kim nhôm phổ biến, có khả năng chống ăn mòn mạnh

mẽ, độ dẻo cao, độ phản chiếu tốt Cấu tạo vô cùng chắc chắn của Al và màu sắc trắng bạc rất bắt mắt, dễ nhận diện Nhôm A1050 được ứng dụng trong các sản phẩm đòi hỏi độ dẻo tối đa và sức mạnh vừa phải với những kích thước khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng trong các lĩnh vực như dân dụng và công nghiệp, cơ khí Nó có các đặc điểm cơ bản như sau:

Tính chất các nguyên tố trong thành phần của nhôm A1050

Kẽm (Zn): tăng độ cứng cho hợp kim tuy nhiên nhược điểm của hợp kim

Al-Zn là dễ bị nứt nóng và bị ăn mòn, để cải thiện nhược điểm này thường có sự kết hợp với các nguyên tố khác như magiê (Mg), đồng (Cu)

Magiê (Mg): tăng độ bền và độ dẻo dai, cải thiện khả năng hàn và chống

ăn mòn cho hợp kim Hàm lượng của Mg trong hợp kim nhôm không được vượt quá 5,5 %

Silic (Si): tăng độ cứng cho hợp kim nhôm, giảm khả năng nứt, gãy khi đối với hợp kim nhôm-magiê-đồng (Al-Mg-Cu) Đối với hợp kim nhôm đúc thì việc thêm nguyên tố silic (Si) giúp tăng khả năng chống mài mòn và hàm lượng Si có thể lên đến 23 %

Đồng (Cu): tăng độ bền kéo và độ cứng giảm độ dãn dài Hàm lượng tối đa của nguyên tố đồng trong hợp kim nhôm là 4 - 6 %

2.1.2 Khả năng gia công [14]

Khối lượng riêng nhỏ (2,72g/cm3), độ bền kéo, độ cứng, độ dai va đập

của nhóm hợp kim 1xxx ở mức thấp cụ thể là hợp kim nhôm A1050 có độ bền kéo là 60 MPa, nhỏ nhất trong các nhóm, và độ bền kéo lớn nhất là 700 MPa (nhóm 7xxx) [13]

Độ bền mỏi thì nhóm hợp kim nhôm 1xxx ở mức thấp, nhưng khả năng chống ăn mòn của nhóm hợp kim nhôm 1xxx là rất tốt, nó xếp trên các nhóm khác 5xxx và 6xxx… Độ bền mỏi và khả năng chống ăn mòn của các hợp kim nhôm được thể hiện cụ thể trong hình.[14]

Hình 2.2: Độ bền, khả năng chống ăn mòn của nhôm

Khả năng chịu hàn và hóa bền của của nhóm hợp kim nhôm 1xxx cũng rất tốt so với các nhóm hợp kim còn lại Khả năng chịu hàn cao cho phép nhóm hợp kim nhôm 1xxx có thể áp dụng được nhiều phương pháp hàn khác nhau như hàn nổ, hàn ma sát khuấy

Khả năng hóa bền (hay còn gọi là anode hóa cứng), đây là phương pháp điện hóa cho phép tạo ra một lớp ôxit dày hơn phủ trên bề mặt hợp kim nhôm, điều này làm cho hợp kim nhôm có độ cứng rất cao và có thể thay thế cho cả vật liệu thép vốn có khối lượng rất nặng và chi phí rất cao và điều đặc biệt hơn nữa là với sự bảo

vệ của lớp ôxit khá dày này làm cho hợp kim nhôm có khả năng chống ăn mòn cực

kỳ tốt Khả năng chịu hàn và hóa bền của các nhóm hợp kim nhôm được thể hiện cụ thể trong hình

Hình 2.3: Khả năng hàn, hóa bền của nhôm A 1050 2.2 Đồng C1100

2.2.1 Đặc điểm

Đồng C1100 có tính dẫn điện và nhiệt rất tốt chỉ đứng sau Ag, với độ sạch 99,9% Cu ở trạng thái ủ, ở 200 C điện trở suất ρ = 1,7241Ω.cm , dễ gia công cơ khí, kéo giãn, chống rỉ sét và chống ăn mòn do thời tiết.[15]

Hình 2.4: Đồng C1100 2.2.2 Thành phần cấu tạo

Bảng 2.3 Thành phần hóa học C1100

Thành phần hóa học của đồng 1100 Thành

2.2.3 Khả năng gia công

Đồng nguyên chất có đặc tính như sau

Khối lượng riêng lớn (γ = 8,94g/cm3).Tính gia công cắt kém do phoi quá dẻo, không gãy, để cải thiện thường cho thêm Pb vào Tính đúc kém, tuy nhiệt độ nóng chảy là10830c, song độ chảy loãng nhỏ.Ở trạng thái ủ tuy có độ bền không cao (với 99,97%Cu có σb = 220MPa, σdh = 70MPa) nhưng sau biến dạng dẻo độ bền tăng rất mạnh (với ε = 60%, σb = 425MPa, σdh = 375MPa) Với đồng và hợp kim, biến dạng nguội là biện pháp hóa bền rất quan trọng Tính hàn của đồng khá tốt, xong khi hàm lượng tạp chất đặc biệt là ôxy tăng lên, ưu điểm này giảm đi rõ rệt

2.3 Ăn mòn điện hóa

2.3.1 Định nghĩa:

Ăn mòn điện hóa học là quá trình oxi hóa - khử, trong đó kim loại bị ăn mòn

do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực

âm đến cực dương Ăn mòn điện hóa thường xảy ra khi cặp kim loại (hoặc hợp kim)

để ngoài không khí ẩm, hoặc nhúng trong dung dịch axit, dung dịch muối, trong nước không nguyên chất [16]

2.3.2 Cơ chế ăn mòn điện hóa

Khi tiếp xúc với dung dịch điện giải, các ion kim loại có xu hướng chuyển vào dung dịch và do đó để lại những điện tử thừa trong kim loại Trên lớp bề mặt kim loại xuất hiện lớp điện tích kép và có điện thế nhất định gọi là điện thế điện cực Điện thế điện cực (tiêu chuẩn) của một số kim loại như sau (theo V):

Bảng 2.6 Điện thế điện cực tiêu chuẩn [17]

Trong đó kim loại có điện thế âm hơn sẽ trở thành anod (bị hòa tan, phân hủy) trong các cặp vi pin

2.3.3 Quá trình ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hóa của kim loại gồm ba quá trình cơ bản anod, catod và dẫn điện

chất ôxy hóa có thể là H+, O2 hay kim loại có điện thế điện cực dương hơn + Nếu

Ox là H+(như axit HCl) có: H++ e → Hhp rồi Hhp + Hhp →H2 (Hhp là hyđrô hấp phụ) ta gọi là ăn mòn với chất khử phân cực hyđrô + Nếu Ox là O2:khi môi trường

là axit (nhưH2SO4) có O2 + 4H++ 4e → 2H2O (E=1,23V)khi môi trường trung tính hoặc baZơ có O2 + 2H2O + 4e → 4OH- (E =0,40V)+Khi trong dung dịch có những ion kim loại có điện thế điện cực dương hơn kim loại bị ăn mòn có Men++

ne → Me hay Men’++ n’’e → Men’’’+với n’ = n’’ + n’’’

2.3.3.3 Quá trình dẫn điện:

Các điện tử tự do do kim loại bị ăn mòn giải phóng sẽ di chuyển từ anod tới catod, còn các ion dịch chuyển trong dung dịch Nhờ vậy có thể đoán trước rằng tất

cả các kim loại với điện thế điện cực thấp hơn của điện cực hyđrô từ Mg đến Pb sẽ

bị ăn mòn trong axit không chứa ôxy, đồng thời có sự thoát khí hydro

2Me → 2Me++ 2ne và 2ne + 2nH+→ nH2

Ngược lại với các kim loại có điện thế điện cực cao hơn của hyđrô (như Cu, Ag) không thể bị axit không chứa ôxy hòa tan ăn mòn Nếu trong axit có chứa ôxy hòa tan thì phản ứng catod

O2 + 4H++ 4e → 2H2O, Phản ứng này có E = +1,23V lớn hơn E tiêu chuẩn +0,34V của phản ứng Cu

→ Cu2++ 2e và +0,80V của phản ứng Ag → Ag+ + e, nên Cu và Ag đều bị ăn mòn Nếu nói quá trình ăn mòn phụ thuộc vào chênh lệch các điện thế điện cực ở anod và catod thì cũng phải nói thêm rằng các giá trị này còn phụ thuộc vào nồng

độ (hoạt độ), nhiệt độ của dung dịch điện giải, vào sự thụ động hóa (một số kim loại

Cr, Ni, Fe, Al và hợp kim của chúng trong những điều kiện đặc biệt của môi trường

- ôxy hóa, phân cực anod - đột nhiên mất khả năng hoạt động hóa học và trở nên trơ, đó là hiện tượng thụ động hóa Lúc này bề mặt có lớp màng ôxyt như Cr2O3, Al2O3 bảo vệ kim loại khỏi bị hòa tan, điện thế điện cực của anod dịch chuyển về phía dương, dòng điện ăn mòn nhỏ đi), và chúng thay đổi trong quá trình ăn mòn (tức là khi có dòng điện - dịch chuyển điện tử, gọi là hiện tượng quá thế) Chính vì vậy sự ăn mòn kim loại còn phụ thuộc vào các thông số trên

2.3.4 Công thức tính tốc độ ăn mòn điện hóa

Đối với vật liệu được tính bằng công thức:[18]

. (1) Trong đó:

CR (Corrosion rate): tốc độ ăn mòn

K: hằng số qui đổi tính theo đơn vị tốc độ ăn mòn

T: Thời gian ăn mòn, tính theo giờ (h), lấy chính xác đến 2 số lẻ

A: diện tích bề mặt ăn mòn, tính theo cm2, lấy chính xác đến 2 số lẻ

W: khối lượng mẫu bị ăn mòn, tính theo gam (g), lấy chính xác đến miligam (mg) D: Khối lượng riêng của mẫu, tính theo g/cm3, lấy chính xác đến 2 số lẻ Nếu CR tính theo đơn vị g/m2.h thì lấy K = 104.D , với D là khối lượng riêng của mẫu

Nếu CR tính theo đơn vị mm/y (milimet trên năm) thì lấy K = 8,76.104

Nếu CR tính theo các đơn vị khác thì tham khảo ASTM G 31 – 72 (2004), trang 7

Mẫu thí nghiệm kích thước L x W x t (L: chiều dài, W: chiều rộng, t: chiều dày), số lượng gồm 8 mẫu Đánh số các mẫu Lau chùi sạch mẫu, sấy khô mẫu (dùng máy sấy tóc), dùng cân tiểu ly cân khối lượng mẫu (M), dùng thước kẹp đo kích thước từng mẫu

Tính khối lượng riêng từng mẫu theo công thức =

. (2) Diện tích bề mặt ăn mòn của mẫu A tính theo công thức = 2( + + ) cm2(3)

(Chú ý mẫu phải được nhúng chìm trong môi trường ăn mòn)

Môi trường ăn mòn, dùng 3 môi trường: nước tự nhiên, nước cất, nước muối NaCl 3,5% khối lượng

2.4 Độ dẫn điện

2.4.1 Khái niệm

Độ dẫn điện là khả năng của một môi trường cho phép sự di chuyển của các hạt điện tích qua nó, khi có lực tác động vào các hạt Sự di chuyển có thể tạo thành dòng điện, cơ chế của chuyển động này tùy thuộc vào vật chất Sự dẫn điện có thể diễn tả bằng định luật Ohm, rằng dòng điện tỷ lệ với điện trường tương ứng, và tham số tỷ lệ chính là độ dẫn điện Độ dẫn điện cũng là nghịch đảo của điện trở suất ρ:σ = 1/ρ, σ và ρ là những giá trị vô hướng [19]

2.4.2 Đơn vị đo độ dẫn điện

Trong hệ SI σ có đơn vị chuẩn là S/m (Siemens trên mét), các đơn vị biến đổi khác như S/cm, m/Ω•mm² và S•m/mm² cũng thường được dùng, với 1 S/cm =

100 S/m và 1 m/Ω•mm² = S•m/mm² = 106 S/m Riêng ở Hoa Kỳ σ còn có đơn vị % IACS (International Annealed Copper Standard), phần trăm độ dẫn điện của đồng nóng chảy, 100 % IACS = 58 MS/m Giá trị độ dẫn điện của dây trần trong các đường dây điện cao thế thường được đưa ra bằng % IACS.[19]

Bảng 2.7 Độ dẫn điện của một số kim loại ở khoảng 27 °C [19]

2.4.3 Công thức tính hệ số dẫn điện

R= ρ (1) [19]

Trong đó: ƍ là điện trở suất (hệ sộ dẫn điện)

L chiều dài vật thí nghiệm

S tiết diện vật thí nghiệm

Các đại lượng R, L, S đã cho, sau khi tính được ρ, thì độ dẫn điện σ chính là nghịch đảo của điện trở suất = 1/ ρ

2.5 Sự hình thành cấu trúc tế vi trong mối hàn ma sát khuấy

Sự biến dạng dẻo của vật liệu cùng với sự tiếp xúc ở nhiệt độ cao đã dẫn đến kết quả đó là sự kết tinh lại và phát triển cấu trúc tinh thể ở bên trong và xung quanh vùng khuấy Dựa vào đặc tính cấu trúc tế vi của hạt và các chất lắng động (precipitates), cấu trúc tế vi của mối hàn ma sát khuấy được chia thành ba vùng: vùng khuấy (Stirred/Nugget zone), vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (Thermo-mechanically affected zone - TMAZ) và vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat-affected zone - HAZ) Những thay đổi cấu trúc tế vi ở các vùng khác nhau sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cơ học của mối hàn [1] Các vùng cấu trúc tế vi khác nhau trong mối

hàn ma sát khuấy được thể hiện trong hình 2.5

Hình 2.5: Các vùng cấu trúc tế vi [1]

2.5.1 Vùng khuấy (Stirred zone hoặc Nugget zone, được ký hiệu là SZ hoặc NZ)

Vùng khuấy là vùng có sự biến dạng dẻo của vật liệu diễn ra mạnh mẽ cùng với chịu sự ảnh hưởng của nhiệt độ cao nên vùng khuấy là khu vực điển hình xảy ra

quá trình kết tinh lại, kết quả là cấu trúc tế vi của vùng khuấy có hạt mịn so với các vùng khác và các hạt trong vùng kết tinh lại thường có mật độ xáo trộn thấp [1]

2.5.2 Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (Thermo-mechanically affected zone, được ký hiệu là TMAZ)

Vùng ảnh hưởng cơ nhiệt (TMAZ) là vùng nằm giữa vật liệu cơ bản và vùng khuấy (SZ) Vùng ảnh hưởng nhiệt trãi qua sự ảnh hưởng của nhiệt độ và biến dạng trong quá trình hàn ma sát khuấy [30], [31], đặc trưng của vùng ảnh hưởng cơ nhiệt

là cấu trúc bị biến dạng cao Tuy trải qua biến dạng dẻo nhưng quá trình kết tinh lại không xảy ra trong vùng ảnh hưởng cơ nhiệt và các hạt trong vùng này có mật độ ranh giới hạt rất cao [30]

2.5.3 Vùng ảnh hưởng nhiệt (Heat-affected zone, được ký hiệu là HAZ)

Ngoài vùng ảnh hưởng cơ nhiệt còn có một vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ) Đây là vùng chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhưng không trải qua quá trình biến dạng dẻo Đối với hợp kim có thể xử lý nhiệt thì vùng ảnh hưởng nhiệt có thể trải qua nhiệt độ tăng đến 250 oC và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) vẫn duy trì được cấu trúc hạt tương tự như vật liệu cơ bản Tuy nhiên khi nhiệt độ vượt quá 250 oC thì sẽ ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc hạt [30]

Chương 3 QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3.1 Quá trình tạo mẫu thí nghiệm

Hình 3.2: Đồ gá và quá trình hàn FSW Al/Cu

Xét về ngoại quan, mối hàn ma sát khuấy giữa Al 1050 và đồng C1100 tuy

bề mặt trên mối hàn chưa được mịn nhưng nhìn chung tổng quan rất chắc chắn và đảm bảo về mặt cơ sở để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo

3.1.3 Thiết kế và cắt mẫu thí nghiệm

3.1.3.1 Thiết kế mẫu thí nghiệm

Mẫu thí nghiệm được thiết kế trên phần mềm autocad, kích thước theo tiêu chuẩn ASTM, với biên dạng và kích thước như hình 3.4 hình 3.5

Hình 3.4: Kích thước các mẫu thí nghiệm Hình 3.3: Liên kết tấm bimetal Al/Cu sau khi hàn FSW

Hình 3.5: Kích thước mẫu cơ tính cục bộ, ăn mòn điện hóa

3.1.3.2 Cắt mẫu thí nghiệm

Sau khi thiết kế xong, tiến hành cắt mẫu thí nghiệm tấm bimetal Al/Cu theo bản vẽ

Đề tài sử dụng máy cắt dây CNC để cắt mẫu hình 3.6, dung sai cho phép 0.05mm

Từ tổng thể (đối tượng kiểm tra), nếu lấy ra bao nhiêu mẫu để thử nghiệm thì cũng

sẽ có bấy nhiêu kết quả thử nghiệm khác nhau Người ta nói các kết quả của mẫu là những số gần đúng, chúng tiếp cận với đại lượng của tổng thể theo nhiều mức độ khác nhau tùy theo mức độ đại diện của mẫu khi được lấy ra thông qua phương pháp lấy mẫu và số lần quan trắc, và cũng phụ thuộc rất nhiều vào trình độ, khả năng của phòng thí nghiệm Vì không thể biết chính xác đại lượng của tổng thể nên phải phỏng đoán, ước lượng qua kết quả đo, thử nghiệm trên mẫu Số trung bình, ký hiệu là  Trong điều kiện lý tưởng, nếu kiểm tra được toàn bộ tổng thể với số quan trắc N, thì  tính từ các giá trị đo xi như sau:  = N x N i 1  i Nhưng trong thực

tế, người ta chỉ xác định được số trung bình x của mẫu và do vậy phải ước lượng  qua x Môn thống kê phát biểu x là “ước lượng tốt nhất” của  hay nói cách khác, 

là vọng số của x:  = E(x) Đối với những đại lượng thuộc phân bố chuẩn,  còn là vọng số của trung vị và của số mốt [31].tại bảng 3.1

Hình 3.6: Chế tạo mẫu bằng máy cắt dây CNC

Bảng 3.1 Số lượng mẫu cắt thí nghiệm

3- Mẫu cấu trúc tế vi và

4- Mẫu cơ tính cục bộ 56 mẫu/ tấm Kích thước theo bản vẽ

hình 3.5

5- Mẫu thử ăn mòn điện hóa 8 mẫu/ chế độ hàn Kích thước theo hình

3.5 6- Mẫu thử tính năng truyền dẫn

Kích thước theo hình 3.4

Một số hình ảnh mẫu sau khi cắt xong

Mẫu độ dẫn điện Mẫu ăn mòn

3.2.1 Khảo sát cấu trúc tế vi vùng tiếp giáp

Máy mài MA-PP-200M được sử dụng đánh bóng để kiểm tra ngoại quan chất lượng bề mặt của mối hàn sau đó, mẫu được làm sạch tạo ra bề mặt nhẵn bóng bằng các loại giấy nhám 600, 1000, 1500, 2000, 3000,5000, và 7000 Hình ảnh máy (hình 3.8) và các thông số kỹ thuật được thể hiện trong bảng 3.5

Hình 3.8: Máy đánh bóng bề mặt MA-PP-200M

Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật máy đánh bóng bề mặt MA-PP-200M

Hình 3.9: Đánh bóng mẫu khảo sát cấu trúc tế vi

Để quan sát rõ hơn cấu trúc hạt vùng tiếp giáp, mẫu được tẩm thực bề mặt với hỗ hợp dung dịch các chất HF (48%), 3 HCl, HNO3 và H2O