Nghiên cứu tổ chức, tính chất ăn mòn của hợp kim nhôm tương đương mác B95 sau hóa già một cấp T6

Trong bài viết này, tổ chức và tính chất ăn mòn của hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu tương đương mác B95 sau hóa già nhân tạo một cấp T6 được nghiên cứu. Tổ chức tế vi được quan sát bằng: Kính hiển vi quang học (OM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tổ chức, tính chất ăn mòn của hợp kim nhôm tương đương mác B95 sau hóa già một cấp T6 Nghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU TỔ CHỨC, TÍNH CHẤT ĂN MÒN CỦA HỢP KIM NHÔM TƯƠNG ĐƯƠNG MÁC B95 SAU HÓA GIÀ MỘT CẤP T6 Ngô Minh Tiến1,2*, Nguyễn Thị Vân Thanh1, Phạm Tuấn Anh2, Đinh Văn Long2, Nguyễn Nhật Huy2, Phùng Thị Tố Hằng1 Tóm tắt: Trong bài báo này, tổ chức và tính chất ăn mòn của hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu tương đương mác B95 sau hóa già nhân tạo một cấp T6 được nghiên cứu. Tổ chức tế vi được quan sát bằng: kính hiển vi quang học (OM), hiển vi điện tử truyền qua (TEM). Tính chất ăn mòn bề mặt, ăn mòn biên giới hạt được đánh giá lần lượt theo tiêu chuẩn ASTM G34-01, ASTM G110-92 bằng thiết bị hiển vi điện tử quét (SEM), hiển vi kỹ thuật số. Hợp kim sau khi hóa già tại nhiệt độ 120 oC, thời gian giữ nhiệt 24 giờ cho tổ chức tế vi trong hạt gồm nhiều pha giả ổn η’ tiết ra kích thước rất nhỏ chỉ vài nm, mật độ cao, phân bố đồng đều, còn trên biên giới là các pha ổn định η nằm liên tục. Kết quả nghiên cứu ăn mòn cho thấy, tốc độ ăn mòn bề mặt 258,55 (mg/dm2.ngày đêm), độ sâu ăn mòn tinh giới 56,42 μm. Từ khóa: Hợp kim nhôm hệ Al-Zn-Mg-Cu; Hợp kim 7075; Hợp kim B95; Hóa già nhân tạo. 1. MỞ ĐẦU Hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu được sử dụng ngày càng rộng rãi, nhất là trong công nghiệp hàng hải, vận tải, hàng không (chiếm đến 66 % về vật liệu kết cấu trong máy bay A380),… [1]. Đặc biệt trong lĩnh vực quân sự, hợp kim này dùng để chế tạo các chi tiết trong tên lửa, ống phóng, các chi tiết trong quả đạn,… [2]. Mác hợp kim B95 (OCT) tương đương mác 7075 (AA) được sử dụng phổ biến nhất trong hệ hợp kim này. Để nâng cao các chỉ tiêu cơ lý tính cho hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu, có thể biến tính bằng cách hợp kim hóa thêm một số nguyên tố hợp kim như: Zr, Ag, Ti, B, Ni, Sc,… [3] hoặc sau khi đúc tiến hành các bước xử lý nhiệt, tùy thuộc vào từng mục đích khác nhau mà lựa chọn chế độ xử lý nhiệt phù hợp. Quá trình xử lý nhiệt hóa già có thể gồm các giai đoạn: αquá bão hòa → vùng GP (GPI, GPII) → η’ (S’, T’) → η (S, T) → tích tụ [4]. Hợp kim nhôm độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu được chế tạo tại Xí nghiệp Cơ khí 59/Z127, Tổng cục Công nghiệp quốc phòng có thành phần tương đương mác B95 (hay 7075), ký hiệu X59 sau khi nhiệt luyện truyền thống (T6) cho độ bền cơ tính khá cao. Tuy nhiên, hệ hợp kim này khi hóa già tăng bền cơ tính thường dẫn đến độ bền ăn mòn giảm, ảnh hưởng đến tính chất làm việc và khả năng ứng dụng [2]. Việc đánh giá khả năng chống ăn mòn như: ăn mòn bề mặt, ăn mòn biên giới,… sau khi hóa già chế độ T6 đối với hợp kim được sản xuất tại Xí nghiệp Cơ khí 59/Z127 chưa được nghiên cứu. Do đó, trong bài báo này chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu tổ chức, tính chất ăn mòn cho tấm hợp kim nhôm biến dạng độ bền cao hệ Al-Zn-Mg-Cu sản xuất tại nhà máy Z127 sau khi hóa già một cấp T6 nhằm so sánh với mác tương đương của nước ngoài. 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Các thiết bị, vật tư nghiên cứu - Lò nung Nabertherm nhiệt độ 30 ÷ 3000 oC, độ chính xác ± 5 oC của Đức; - Lò hóa già DHG-9240B nhiệt độ 30 ÷ 300 oC, độ chính xác ± 0,1 oC của Trung Quốc; - Máy cắt mẫu Struers tốc độ cắt từ 100-400 vòng/phút của Đan Mạch; - Máy đánh bóng Beta hãng Buehler, Mỹ, tốc độ quay 400-500 vòng/phút; - Giấy ráp hạt SiC có cấp độ hạt khác nhau từ 400 đến 2000; - Bột đánh bóng mẫu Al2O3, kích thước cỡ 0,03-0,05 µm; Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san Hội thảo Quốc gia FEE, 10 - 2020 421 Hóa học – Sinh học – Môi trường - Kính hiển vi quang học AXIOVERT 25CA, Đức; - Thiết bị hiển vi điện tử truyền qua phân giải cao FEI Tecnai G2 20, Mỹ; - Kính hiển vi kỹ thuật số VHX-6000 hãng Keyence, Nhật Bản; - Cân điện tử Ohaus PA214, Mỹ, độ chính xác 10-4 gam. 2.2. Chế tạo và phân tích mẫu 2.2.1. Chế tạo mẫu nghiên cứu Mẫu nghiên cứu là các tấm hợp kim nhôm độ bền cao được sản xuất tại Xí nghiệp Cơ khí 59, nhà máy Z127 có thành phần tương đương mác hợp kim B95 (OCT) hay mác 7075 (AA), thành phần hóa học như trong bảng 1. Bảng 1. Thành phần hóa học mẫu hợp kim X59 của Xí nghiệp Cơ khí 59/Z127. Thành phần hợp kim nhôm, % Mẫu hợp kim Al Zn Mg Cu Cr Ti Fe Ni Mn Hợp kim X59 88,4 6,1 2,28 1,61 0,228 0,0425 0,3 0,0994 0,038 - Mẫu tấm hợp kim có kích thước 150  50  4 mm. - Mẫu sau tôi được hóa già 1 cấp T6: tốc độ nâng nhiệt 5 oC/phút, giữ nhiệt độ 120 ºC trong từ 0 đến 30 giờ. 2.2.2. Phân tích mẫu nghiên cứu - Đánh giá tổ chức tế vi bằng kính hiển vi quang học (OM), tẩm thực bằng dung dịch Keller gồm: 95 ml nước cất, 2,5 ml HNO3, 1,5 ...