Cấu trúc và các tính chất của vật liệu đồng xốp chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột sử dụng chất chiếm chỗ NaCl

Bài viết Cấu trúc và các tính chất của vật liệu đồng xốp chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột sử dụng chất chiếm chỗ NaCl trình bày một số kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu Cu xốp bằng phương pháp luyện kim bột sử dụng NaCl làm chất chiếm chỗ với hàm lượng khác nhau.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cấu trúc và các tính chất của vật liệu đồng xốp chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột sử dụng chất chiếm chỗ NaCl Journal of Science and Technology of 2 Công trình nghiên cứu Cấu trúc và các tính chất của vật liệu đồng xốp chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột sử dụng chất chiếm chỗ NaCl The structure and properties of porous copper produced by powder metallurgy using NaCl as space holder agent TRẦN BẢO TRUNG*,1, ĐOÀN ĐÌNH PHƯƠNG1, NGUYỄN VĂN TOÀN1, TRỊNH MINH HOÀN2, NGÔ DUY CÔNG3, ĐẶNG QUỐC KHÁNH3 1 Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 2 Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Số 18, Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 3 Viện Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội * Email: trungtb@ims.vast.ac.vn Ngày nhận bài: 14/12/2020, Ngày duyệt đăng: 6/2/2021 TÓM TẮT Một số kết quả nghiên cứu chế tạo vật liệu đồng xốp bằng phương pháp luyện kim bột trong đó NaCl được sử dụng làm chất chiếm chỗ tạo độ xốp cho mẫu được trình bày trong nghiên cứu này. Bột Cu và NaCl được trộn đều trong máy trộn côn hai đầu, sau đó được ép thành các mẫu hình trụ đường kính Φ12 mm với áp lực ép 100 MPa. Quá trình thiêu kết được thực hiện trên hệ lò ống trong môi trường khí hyđro ở nhiệt độ 900 oC với thời gian thiêu kết 1 h. Các mẫu sau thiêu kết được rung siêu âm trong môi trường nước cất 3 h để loại bỏ muối NaCl trong mẫu. Kết quả cho thấy đã tạo được các mẫu đồng xốp và loại bỏ hoàn toàn được NaCl sau quá trình rung siêu âm trong nước cất. Với các mẫu sử dụng NaCl làm chất chiếm chỗ tạo xốp, cấu trúc lỗ xốp gồm hai loại, lỗ xốp vĩ mô tạo thành sau khi các muối NaCl được loại bỏ và lỗ xốp vi mô tạo ra do khe hở giữa các hạt bột đồng tiếp xúc mới nhau trong quá trình ép và thiêu kết. Độ xốp và độ dẫn lưu của mẫu tăng lên tương ứng từ 34 đến 58 % và từ 1,53x10-13 m2 lên 12,46x10-13 m2 khi tăng hàm lượng NaCl từ 0 đến 20 % khối lượng. Tuy nhiên, khi tăng độ xốp cũng dẫn đến sự suy giảm độ bền nén của mẫu. Từ khóa : Đồng xốp, luyện kim bột, chất chiếm chỗ, độ xốp, độ dẫn lưu ABSTRACT In this work, the porous copper samples were produced via the powder metallurgy using NaCl as the space holder. Cu and NaCl powders were mixed by a double-cone mixing machine and then pressed into the cylindrical pellets (12 mm in diameter) at the pressure of 100 MPa. The sintering was done in a tube furnace using hydrogen environment at 900 oC for 1h. After sintering, the samples were subjected to vibration in water for 3 h to remove the NaCl particles. The results showed that the porous copper has been produced and NaCl has been completely removed after the ultrasonic process in distilled water. Using NaCl space holder, the porous structure has two types of pores: the macro-pore induced by the removement of NaCl and the micro-pore induced by the partial sintering of Cu powders. With increase of NaCl content from 0 to 20 wt.%, the porosity and permeability of the samples increased from 24 to 58 % and from 1.53x10-13 to 12.46x10-13 m2, respectively. However, the compressive strength of the samples has a decrease with the increase of porosity resulted from the increase of NaCl content. Keywords: Porous copper, powder metallurgy, space holder, porosity, permeability 1. ĐẶT VẤN ĐỀ năng lượng, vật liệu sinh học, vật liệu xúc tác, Ngày nay, kim loại xốp đóng vai trò quan trọng cách âm và cách nhiệt v.v... [1-3]. Độ xốp cao và trong nhiều lĩnh vực khác nhau như trong ngành diện tích bề mặt cụ thể cũng như các lỗ rỗng liên _____________________________ Số 94 . tháng 2/2021 . TAP CHI KHOA HOC-CONG NGHE KIM LOAI DOI: 10.52923/vmfs.jstm.22021.94.01 Journal of Science and Technology of Công trình nghiên cứu 3 kết với nhau dẫn đến một số tính chất độc đáo của được lựa chọn làm chất chiếm chỗ. Bột Cu sẽ kim loại xốp bao gồm dẫn nhiệt, dẫn điện, tính được trộn theo tỷ lệ NaCl với hàm lượng NaCl (5- thấm và những đặc trưng tương tác với sóng âm 20) % khối lượng bằng thiết bị trộn côn hai đầu. rất nổi trội, tùy thuộc vào các cấu trúc kim loại xốp Bột sau khi trộn được ép vào khuôn hình trụ chế tạo được cũng như kim loại nền được sử đường kính Φ12 mm dưới áp lực 100 MPa với dụng [2, 4 và 5]. Nhiều kim loại và hợp kim của thời gian 30 s. Sau khi ép, các mẫu được thiêu kết chúng như Al, Ti, Ni, Fe và Cu thường được sử trong lò ống ở nhiệt độ 900 oC trong môi trường dụng phổ biến để chế tạo vật liệu kim loại xốp [2, khí hyđro được thổi liên tục khi thiêu kết. Thời gian 5 và 6]. Al có khối lượng riêng thấp thường được thiêu kết là 60 phút, mẫu được nguội cùng lò đến chọn làm các vật liệu cách âm, cách nhiệt hay nhiệt độ phòng. Chất chiếm chỗ NaCl sau đó trong các cấu trúc đòi hỏi có khối lượng thấp… được loại bỏ nhờ rung siêu âm mẫu trong nước Trong khi Ti và hợp kim Ti xốp thường được dùng cất với thời gian 180 phút. Cuối cùng các mẫu trong vật liệu cấy ghép y sinh hay trong công được sấy trong lò ống ở 300 oC trong khí hyđro nghiệp hàng không vũ trụ. Cu có độ dẫn điện và thổi li ...