Mc Lc

MC LCM u 1Phn I: Tng quan v vt liu composit 1I-Khi Nim1II- Lch s pht trin 1III-Xu hng pht trin 5IV- c im v phn loi6V-Vt liu thnh phn ca composit9VI-Cu trc v tnh cht ca vt liu composit121-Cu trc 122-Mt s yu t nh hng n tnh cht ca composit14VII-Cc phng php ch to vt liu composit. 22PhnII-Nghin cu thc nghim v kt qu26I-Nhim v nghin cu26II-Nghin cu thc nghim v kt qu27II.1-Phng php nghin cu27II.2-Nghin cu qu trnh nu thu tinh 30II.3- o c tnh cht thu tinh 33II.4- Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh 39III.4.1- S tng hp vt liu composit 39II.4.2 Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh v si Cr-Ni.43II.4.3 Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh v si Inox46II.4.4 -Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh v si SiC.48II.4.5- Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh v gm thu tinh bn c cao.49II.4.6- Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh v gm corun. 50Phn III- Kt lun 51Ti Liu Tham Kho52

M UVt liu l mt lnh vc quan trng i vi i sng v sn xut cng nghip. Mi mt loi vt liu u c nhng u ,nhc im ring (v d:vt liu hu c :nh , bn, r, d gia cng nhng khng s dng c nhit cao; vt liu v c: chu lc tt, r, c th s dng c c khong nhit rng nhng km bn, kt cu nng n , kh gia cng). S pht trin mnh m ca cng ngh hin i dn ti nhu cu to ln v nhng vt liu ng thi c nhiu tnh cht cn thit m cc vt liu truyn thng khi ng ring r khng th c c.Vt liu kt hp hay composit ra i va p ng nhu cu cp bch , va l sn phm ca nhng cng trnh nghin cu trong na sau th k XX nhm khai thc, pht trin quy lut kt hp mt quy lut ph bin trong t nhin. Ngy nay, vt liu composit v ang thay th dn cc vt liu truyn thng nh: vt liu v c,hu c, kim loi ch to ra cc chi tit my v kt cu k c cc kt cu chu ti trng ln cng nh cc sn phm dn dng khc, trong c c lnh vc y t mt lnh vc cn mi m - l vt liu composit y sinh.Vt iu composit y sinh l mt loi vt liu khng nhng c kh nng dung np tt trong c th con ngi m cn c kh nng to ra mi lin kt trc tip kiu sinh ha gia n v t bo xng c th sng. V vy n l loi vt liu l tng sa cha , thay th cc b phn xng rng c th con ngi trong phu thut chnh hnh. Lun vn ny c nhim v nghin cu tng hp vt liu , kho st tnh cht v kh nng lin kt to vt liu composit ca thu tinh c tnh cht sinh hc tt vi mt s vt liu khc nhau.cc loi ct khc nhau.

PHN I : TNG QUAN V VT LIU COMPOSITI. KHI NIM Vt liu composit (composit ) l vt liu t hp t hai (hoc nhiu) vt liu c bn cht khc nhau . Vt liu to thnh c c tnh tri hn c tnh ca tng vt liu thnh phn khi ng ring r.[1]II. LCH S PHT TRINVt liu composit u tin xut hin cch y hng nghn nm . 5000 nm trc cng nguyn ngi c i thm nghin nh hoc nhng vt liu ngun gc hu c vo t st gim co , ct khi nung gch hoc gm. Ai cp khong 3000 nm TCN ngi ta lm v thuyn bng lau sy an tm bitum, nu b qua mt s khi nim th k thut cng ging nh k thut lm tu hin i t cht do ct thu tinh hin nay. Vit Nam , thuyn tre an trt sn trn mn ca l mt v d v vt liu composit .[2]Nm 1851, Nelson Goodyear dng oxyt km lm cht n cho elonit. Nm 1920 , Bakeland dng bt g n vo nha bakelit v John s dng xenlulo lm cht n cho cc loi nha .[8]Mc d c hnh thnh t rt sm , nhng vic ch to vt liu composit mi thc s c ch khong 60 nm tr li y. Vo nhng nm 1930 Slayter c Ellis v Foster dng gia cng cho polyeste khng no. Polyeste tng cng bng si si thy tinh c s dng trong ngnh hng khng nm 1938.[8] Nm 1944 sn xut hng nghn chi tit bng cht do composit cho my bay v tu chin phc v a chin th gii ln th II.Nm 1950 cht lng ca vt liu polyme composit c nng cao nh s ra i ca nha epoxy v hng lot si tng cng nh si cabon, si polyeste, nylon, aramit (kelva), si silicT nm 1970 n nay , cc chi tit ch to t composit ct si c ng dng rng ri trong cng nghip , lm vt liu xy dng v nhng ngnh k thut cao .[5]Mc d vy , vic nghin cu nng cao cht lng , ci thin tnh cht c l , tnh cht nhit , in v.v, m rng lnh vc ng dng ca vt liu ny vn lun c c t ra.

III- XU HNG PHT TRIN CA VT LIU COMPOSIT TRONG THI GIAN TI. [2]- Thay th thp bng vt liu composit: S thay th thp bng cc vt liu mi c lin quan n cc tnh cht c bit v bn cht vt l ca chng . Trong cc vt rn tinh th , thp v cc kim loi khc lun tn ti nhng sai lch ng . S lng ca chng ln ti nhiu t trn 1cm3 , lm yu kim loi v khng cho php tng bn ca chng ln mt cch ng k, Nh nhng tnh cht u vit , vt liu polyme composit cho php t c bn nn ln hn nhiu so vi thp .- Chuyn vt liu sang dng si tng cng bn : kt qu nghin cu trong nhiu nm chng t khi chuyn vt liu dng khi sang dng si th bn ca chng tng ln . Trong nhng si mnh , bn t ti gi tr gn vi l thuyt v khi trong cu trc khng quan st thy khuyt tt.-a dng ho nn polyme v cht tng cng : Trong nhng nm gn y trn th gii , cng vi nhng loi nha nhit rn c s dng rng ri nh nha epoxy , polyeste khng no , phenolfomandehyt ngi ta s dng rt c hiu qu cc loi nha nhit do nh PE, PP, polyamit, polycacbonat .-Phi hp gia cc vt liu polyme , nn kim loi v gm.[2]IV. C IM V PHN LOI VT LIU COMPOSIT 1. Cc c im chung.- L vt liu nhiu pha. Cc pha to nn composit thng rt khc nhau v mt bn cht , khng ho tan ln nhau , phn tch nhau bng b mt phn chia pha. Pha lin tc trong ton khi composit c gi l nn (matrix), pha phn b gin on , c nn bao bc , quy nh gi l ct .(Hnh 1.1)l Nn

Ct

Hnh 1.1: Vt liu Composit

- Trong composit th t l , hnh dng , kch thc , cng nh s phn b ca nn v ct tun theo cc quy nh thit k trc.- Tnh cht ca cc pha thnh phn c kt hp to nn tnh cht chung ca composit. Tuy vy tnh cht ca composit khng bao hm tt c cc tnh cht ca cc pha thnh phn khi chng ng ring r m ch la chn trong nhng tnh cht tt v pht huy thm. [1]* C tnh ca vt liu composit ph thuc vo :+ C tnh ca vt liu thnh phn + Lut phn b hnh hc ca vt liu ct + Tc dng tng h gia cc vt liu thnh phn [3]2. Phn loi : phn loi vt liu composit ngi ta da vo cc c im chung ca chng :- Theo bn cht ca vt liu nn : Composit nn polyme, gm , graphit, kim loi ,hn hp nhiu pha.- Theo hnh hc ct : Composit ct ht ( th , mn ) , composit ct si ( di, ngn ).- Theo cu trc vt liu : Composit tm,lp, tm 3 lp, khi , t ong- Theo phng php ch to : c,p ,c phun, ln t - Theo phm vi ng dng : Composit cao cp, composit k thut.2.1. Phn loi theo bn cht ca vt liu nn .* Nn kim loi : Kim loi c bn, cng, do kh cao, c th chu c nhit cao hn polyme trong mi trng c oxy. Vt liu composit nn kim loi c modun rt cao (~ 110 GPa ) ,nn i hi si tng cng phi c modun cao. Al, Mg, Ti, Cu c nghin cu ng dng lm nn composit hn c, c bit cc kim loi nh rt c a chung trong ngnh hng khng.- Nn kim loi c mt s u im so vi nn polyme :+ Kim loi ni chung do , kh bn nn ci thin ch tiu c l ca polyme nh modun n hi.+ C dn in, nhit cao hn + Khng bc chy, t b nh hng ca mi trng m.+C tnh n hi nn trong mt s trng hp d gia cng, lp rp.- Nhc im chnh ca nn kim loi l khi lng ring ln. Cng ngh ch to composit nn kim loi phc tp hn rt nhiu so vi nn polyme v do vy gi thnh sn phm s cao hn . Chnh iu ny hn ch vic la chn v trin khai ng dng chng trong cng nghip* Nn polyme: Composit nn polyme chim khong 90 % trong tng s cc loi composit . Nn polyme rt c a chung do c t trng thp, cch in, nhit tt, d gia cng. Polyme dng lm nn c 2 loi:Nha nhit rn v nha nhit do[1].Cc loi nha nhit do thng dng : Polyetylen (PE) , Polypropen (PP), Polystylen , Polyamit[3]Nha nhit rn ph bin nht l : Epoxy, polyeste khng no, phenolic, polyuretan[3]*Nn gm v thu tinh:T chc in hnh ca gm l a pha v a tinh th. Hai pha chnh to nn t chc ca gm : Pha thu tinh phn b xen k gia cc vng pha tinh th v gn kt chng li vi nhau. Gm l loi vt liu c bn cao, duy tr c bn nhit cao (~ 1600o C ), kh nng chu oxy ho cao. Tuy nhin c bn ko thp , chu va p km. [1]Thu tinh v c l vt liu nhn c bng cch lm ngui nhanh mt hp cht v c t trng thi nng chy nhit cao n trng thi rn khng kt tinh. Qu trnh ny ging nh i vi nha nhit do nn c th p dng cc phng php gia cng ca nh nhit do. Thu tinh c bn v modun n hi cao (~69GPa), dn n nhit thp. Nh tnh chy tt nn khi tng nhit v p lc p th hm lng si tng cng c th tng nhng khng lm gim bn vt liu.[1]*Nn cacbon/graphit: Grafit l vt liu chu nhit rt tt, cng, bn nhit(>2000oC ), in hnh l composit cacbon-cacbon. Vt liu ny c s dng nhiu trong ngnh hng khng, ho dc , y t[1]2.2. Phn loi theo hnh hc ct:*Composit ct ht: C cu to gm cc phn t ct dng ht ng trc phn b u trong nn. Cc phn t ct rt a dng : Cc loi khong t nhin , oxyt, cacbit, nitrit. - Composit ct ht mn : thng c nn l kim loi hoc hp kim, ct c kch thc nh ( < 0.1 m) thng l cc vt liu bn cng , c tnh n nh nhit cao nh cacbit, nitrit. Tng tc nn ct xy ra mc vi m vi kch thc nguyn t , phn t.- Composit ht th : Nn c th l polyme , kim loi hoc gm. Ct thng c a vo ci thin bn nn , ko , un, chng mi mn , n nh kch thc , chu nhit hoc to ra mt tnh cht mi theo yu cu. Tng tc nn ct khng xy ra mc nguyn t , phn t.[1]*Composit ct si ngn: di ct si nh hn 5 cm . Composit ct si ngn c gia cng bng cc phng php gia cng nha thng thng nh c , n , uc phun. Khi n hoc c phun vo khun , si phi c kh nng i qua c khe h trong thn thit b. Si ngn thng c dng tng cng cho nha nhit do. Nha nhit rn do c khi lng phn t ln khi ng rn s khng c li nu dng si ngn.Tt c composit ct si ngn u thuc composit k thut.[4]*Composit ct si c chiu di trung bnh: di ct si t 10 n 100 mm, thng dng cho nha nhit rn c thm bt n vi hm lng kh ln. Phng php gia cng thng c s dng l phng php t . Si phi c thm t hon ton composit t c cc tnh cht cao nht. Composit ny cng thuc composit k thut.[4]*Coposit ct si di: Si ny hay cn gi l si lin tc thng c dng tng cng cho nha nhit rn, ch to composit cht lng cao. Loi composit ny c th c ch to vi nn l v c , gm , kim loi.[4]3. Phn loi theo phm vi ng dng:Theo phm vi ng dng th composit c chia thnh 2 nhm . Hai nhm ny khc nhau ch yu loi si , chiu di si tng cng v loi nha c s dng lm nn.Nhm th nht c gi l composit tin tin (advanced composit ), c ch to t cc loi si di v c bn cao. Nha nn cng l cc loi nha c c tnh tt , chu nhit , bn ho hc . Composit cht lng cao thng c ng dng trong ngnh hng khng , v tr (nh tn la , cc b phn my bay), cng nh cc dng c th thao cao cp (nh vt tennis, gy chi gol), vt liu y sinh ( sa cha, thay th cc b phn rng, xng c th ) .Nhm th hai c gi l composit k thut ( engineering composit ) gm cc composit ct si ngn , c tnh cht c l thp hn. Nha nn cng c tnh cht thp hn. Cc sn phm lm t composit k thut bao gm : v tu , ca n , ot bn tm , b cha

V- CC VT LIU THNH PHN CA COMPOSIT Thnh phn chnh ca composit l nn v vt liu tng cng(ct). Ngoi ra cn c cht ng rn , cht n v mt s cht mu (nu cn).Vt liu ct gip cho composit c kh nng chu lc cao hn .Vt liu nn ng vai tr lin kt vt liu ct vi nhau v truyn lc c hc ti chng , cng nh bo v ct chng chi vi mi trng xung quanh.[3]1. Ct Trong ton khi composit xt v mt sp xp th ct phn b khng lin tc. V mt bn cht ct c th rt a dng tu thuc vo tnh cht ca composit cn ch to. Trong thc t ct c th bng kim loi ( thp khng r, vofram, molipden) , bng cht v c ( bo , cacbon , thu tinh , gm) v bng cht hu c ( polyamit thm, nha epoxy). [1]Hnh dng, kch thc, hm lng v s phn b ct l nhng yu t nh hng mnh n tnh cht ca composit . Mt s dng thc phn b ct trong khng gian : ct ho mt chiu (tuyn tnh ), ct ho hai chiu ( mt), ct ho ba chiu ( khi).V c tnh ca tng loi ct xem phn 2.2.2. Nn [1]Trong composit nn ng vai tr ch yu sau y:- Lin kt ton b cc phn t ct thnh mt khi thng nht .- To kh nng tin hnh cc phng php gia cng vt liu composit thnh cc chi tit theo thit k.- Che ph , bo v ct trnh cc h hng c hc v ho hc do tc dng ca mi trng ngoi.Nn c th l cc vt liu rt khc nhau . V c bn ngi ta c th phn loi nn thnh 4 nhm :polyme , kim koi , gm v hn hp. c tnh ca tng loi nn xem phn 2.1.3. Tng tc gia nn v ct Nn v ct c kt hp thnh khi composit thng nht thng qua lin kt ti vng ranh gii pha.V nguyn tc gia nn v ct trong khi composit iu kin lm vic bnh thng khng xy ra hin tng khuch tn ho tan ln nhau.Tuy vy tu thuc vo qui trnh cng ngh ch to ,h thng c th tri qua cc trng thi nhit , p sut cao thun li v mt nhit ng hc cho cc tng tc khc nhau gia nn v ct xy ra.[1]3.1. Cc dng tng tc gia nn v ct .[1]Theo c im ngi ta phn loi tng tc nn ct thnh 3 dng c bn sau: - Nn v ct khng ho tan ln nhau v khng to thnh hp cht ho hc. VD : Cc composit Al-B, SiC-Al - Nn v ct tng tc to dung dch rn vi ho tan rt nh v khng to hp cht ho hc.VD: Cc composit :Nb-W, Ni- W- Nn v ct tng tc vi nhau to hp cht ho hc .VD: Cc composit :Al-SiO2 , Ti-Al2O3, Ti-SiCTu thuc vo dng tng tc , gia nn v ct s hnh thnh mi lin kt nht nh . bn ca composit chu nh hng rt mnh vo bn lin kt ct- nn.3.2. Cc kiu kin kt gia ct nn .[1]Trong vt liu composit , tn ti 6 kiu lin kt c bn sau:*Lin kt c hc (hnh v 1.2a ):Lin kt ny thc hin nh khp ni thun tu c hc gia nn v ct thng qua mp m b mt hpc do lc ma st.*Lin kt nh thm t (hnh v 1.2b):Lin kt ny thc hin nh nng lng sc cng b mt . i vi cc composit to ra kiu lin kt c hc , khi tin hnh quy trnh ch to , nu pha nn dc nung chy v thm t vi ct th bao gi cng xy ra qu trnh khuch tn ho tan ln nhau gia chng d l rt nh.Sc cng b mt trn ranh gii nn- ct sau khi pha nn ng c chnh l yu t quyt nh ca kiu lin kt sau ny .*Lin kt phn ng (hnh v 1.2c)Lin kt phn ng xut hin khi trn ranh gii nn- ct xy ra to phn ng to hp cht ho hc dng mfx. c tnh ca hp cht mi to thnh ny nh hng quyt nh n bn lin kt gia ct v nn .*Lin kt phn ng phn on (hnh v1.2d)c im ca kin kt ny l phn ng tng th xy ra theo nhiu giai on , trong c mt giai on khng ch tc to ra lin kt.*Lin kt oxyt (hnh v 1.2e)Lin kt trong composit dng ny thc hin do to ra cc sn phm phn ng dng mng oxyt (Mox).*Lin kt hn hp Lin kt ny l hn hp ca cc kiu lin kt xut hin trong composit m tng tc gia nn v ct ph thuc mnh vo qu trnh ch to hoc s dng.

Hnh 1.2: Cc kiu lin kt gia nn v ct

VI- CU TRCV TNH CHT CA COMPOSIT .1. Cu trc vt liu composit .Xt v mt cu trc , vt liu composit c chia thnh mt s loi nh sau:composit nhiu lp , composit ba lp.1.1. Composit nhiu lp .Vt liu c t hp t cc lp si hay vi ng phng ; phng ca si hoc vi trong mi lp khng nht thit phi ging nhau ( hnh v 1.3 )

Vt liu ct ca mi lp vt liu c bn cht rt khc nhau : c th l x , vi thu tinh , cacbonVic la chn vt liu ct ca cc lp vt liu ph thuc vo ngi s dng sao cho tho mn cao nht tnh cht bn , cng khi chu ti trng .Nu so snh cc kiu sp xp ca vt liu ct , ta thy:-Cc lp ng phng cho c tnh cao theo phng ca si.-Cc lp mat(si ri) chu ko km, do nn b tr ti vng chu nn.-Vt liu composit lp vung d b tch lp.-Khi tng cng theo c 3 phng, ta s c vt liu - ng hng. [3]

1.2. Vt liu composit ba lp(hnh 1.4) .[3]

Vt liu composit ba lp gm c:-Li ( vt liu hoc kt cu nh nhng chu nn tt)-2 lp v ( c kh nng chu nn cao).Vic la chn vt liu ph thuc vo mc ch ca ngi s dng v iu kin ca ngi lm vic( ch nhit, mi trng, gi thnh..).Ngi ta hay s dng cc loi vt liu sau:+Li c bng: g hoc bng tc, mt, cht do tng cng bi cc vibi bng thu tinh.+Li rng hoc t ong bng: hp kim nh, giy tm nha, giy polyamit+ V l vt liu nhiu lp ( thu tinh, cacbon) hoc tm hp kim nh.2. Mt s yu t nh hng ti tnh cht ca composit ct si:Tnh cht ca composit ph thuc vo nhiu yu t: bn cht ca vt liu ct v nn, bn lin kt nn-ct trn ranh gii, s phn b v nh hng si, kch thc- hnh dng ca ct, t l nn-ct ( t l th tch v t l khi lng).. [1]2.1. T l nn-ct. [3]T l tng i ca vt liu ct v vt liu nn l mt yu t quan trng bc nht, n quyt nh c tnh ca vt liu composit . T l ny c th biu din qua t l th tch hoc t l khi lng.

* T l th tch (Vi):Ta kho st mtkhi vt liu composit (vc) cha mt khi si (vs) v khi vt liu nn (vn) . Khi t l th tch ca si s l:

, V t l th tch ca vt liu nn s l :

. Vi Vn = 1- Vs, do vc = vs + vn* T l khi lng (Mi):T khi lng ca composit (mc), khi lng si (ms) v khi lng vt liu nn (mn), ngi ta cng nh ngha t l khi lng tng t nh trn.Gia khi lng v th tch c quan h:mc = vc.c; ms = vs.s; mn = vn.n; ( trong i l khi lng ring).Khi lng tng cng ca vt liu composit l:mc = ms + mn hay vc.c = vs.s + vn.nsuy ra : c = Vs. s + Vn.n hoc c = Vs.s + ( 1-Vs).n.T quan h : vc = vs + vn ta c:

.T ta biu din t trng qua khi lng ring:

T nh ngha: Ms = =

Mn =

ta tm c quan h ngc: Vs = ; Vn = i vi mt composit ct si xc nh, nu coi lin kt nn-ct l hon ho th c tnh ca vt kiu chu nh hng trc tip ca cc yu t nh : s phn b, kch thc, hnh dng v hm lng ca ct si.2.2 nh hng ca yu t hnh hc si n tnh tnh cht ca composit [1]Ct si c th c phn b v nh hng theo cc phng n khc nhau tu thuc yu cu ra i vi composit. kho st ngi ta phn bit 2 kiu phn b sau:- Phn b mt phng, trong tt c cc si u nh hng song song thng nht theo mt phng ( hnh v1.5a).- Phn b nhiu phng: Theo cch ny si c th c phn b di dng mat tc l phn b ri, hon ton ngu nhin trn mt mt, tng t nh tm d pht (hnh v1.5b).Cng c th si c dt qun theo 2 chiu ( hnh v1.5c) v 3 chiu tng ng vung gc ( hnh v1.5d). Hnh 1.5 : S phn b ct sia) Mt chiu song songb) Ngu nhin, ri trong mt mtc) Dt hai chiu vung gc trong mt mtd) an , qun ba chiu vung gc

bn ca composit ct si mt phng theo phng vung gc vi trc ct rt nh. Trng hp phn b theo kiu nhiu phng (dng mat hoc dt 2 chiu) th bn ko s nh nht theo chiu vung gc vi mt phn b si. Nu si c qun theo 3 chiu vung gc th composit s c bn ng thi ln nht theo c 3 chiu tng ng .Yu t hnh hc ca si bao gm hnh dng, kch thc chiu di v ng knh c nh hng rt ln n tnh cht ca composit .Di y ta s phn tch tnh cht ca cc composit ct si mt phng khi thay i yu t hnh hc ca si.2.2.1 Ct si lin tc ( di ct si v tn). [1] tin hnh phn tch, gi thit composit kho st tho mn mt s iu kin sau:-Ct si di v tn, phn b u v nh hng theo mt chiu song song-Thnh phn v t chc vt liu nn, ct phi hon ton ng nht.-Lin kt nn- ct c thc hin 1 cch hon ho, m bo s bin dng ca ct v nn xy ra ng thi, tng hp cho n khi ph hu, tc l: composit = nn = si.

Khi t ti trng theo chiu song song vi trc si, t iu kin lin kt hon ho gia nn v ct ta c: (hnh v 1.6) Pc = Pn + Ps (1)Hoc (b)c.Fc = b.Fn + b.Fs(2)bin i tip ta c: (b)c = Vs. (b)s + (1- Vs). (b)n(3)Trong :Fc,Fn, Fs: din tch tit din ngang tng cng tng ng ca composit, nn, si.b: ng sut tc dng ti thi im ct si b t, vi = .E.

Vy (3) tng ng: Ec = Vs. Es + (1- Vs).(4)

Trong : l nghing ca ng cong bin dng ko nn xc nh ti gi tr n .

Khi gi tr n nm trong vng n hi ca ng cong ko, c gi tr bng modun n hi ca nn En.Vy trong vng n hi, biu thc (4) c dng:Ec = Vs.Es + Vn.En(5)

Kt hp (1) vi (5) ta c: (6)

i vi composit c nn do tt hn bao gi cng tn ti mt gi tr ng vi cc gi tr Vs < s ph hu cc si ct khng dn ti s ph hu tc khc vt liu composit. Trong trng hp ny, hm lng qu nh ca ct khng gy ra hiu ng ho bn. Nu t ti trng vo mu composit th ton b ti s tc dng ln nn v lm mu bin dng. Qu trnh bin dng ng thi ca ct si v nn xy ra cho tn n khi dn di ca mu bng dn di ph hu ca si (si). Lc ny, nu lc vn tip tc tc dng th ton b s si t i s b ph hu ( t). Tuy vy, mu vn tip tc bin dng v s ph hu cui cng ch xy ra khi bin dng mu t ti gi tr bin dng ph hu ca nn (n).

Nh vy, bn ko ca composit ng vi Vs < bng bn ko ca nn nhn vi phn trm th tch ca n chim, tc l:(b)c = (1- Vs). (b)n(7)

cc ct si pht huy vai tr ho bn ca chng, hm lng ct t nht cn phi t gi tr ti hn . Bt u t hm lng ct ti hn ny gii hn bn ko ca composit s bng v vt qu gii hn bn ko ca nn, tc l (b)c >(b)n(8)

Kt hp (3) v (8) ta xc nh c hm lng th tch ca si :

(9).Ta c th biu din bng hnh v 1.7:

S ph thuc vo hm lng ct ca bn composit ct si mt phng nn do

ng cong bin dng ko ca composit ct si nn gin vi Vs>Vs

ng cong bin dng koca composit ct si nn doNhn xt:Trong c 2 trng hp, nn do cng nh nn gin, di ph hu ca composit hon ton ph thuc vo dn di ph hu ca si.2.2.2 di ct si c hn. [1]Trong thc t cc si ct thng c chiu di gii hn, do vy cn phi tnh n hiu ng u mt. l hiu ng ph thuc vo yu t hnh hc si ct, gy nh hng rt mnh n bn ca composit ( hnh v 1.8)Hnh 1.8: S bin dng nn khi t ti trng vo composit ct si ngn.

T hnh v trn ta thy, di tc dng ca ng sut t vo, s bin dng ca nn dng li u mt si. iu ny cng c ngha l ti vng u mt si, hin tng truyn ti t nn sang ct khng xy ra. Nu si ngn qu ( nh hn di ti hn Lth) th d cng ca lc tc dng ln mu composit c tng ln bao nhiu i chng na ng sut truyn sang ct cng khng th vt qu gii hn bn ca si ph t n. Lc ny ch c th xy ra kh nng l khi cng lc tc dng ln, vt qu gii hn cho php, n s ko nguyn vn si ct tut ra khi nn. Nh vy bn cc si ct khng c tn ng v kt qu l composit rt km bn. Ch trong trng hp chiu di si vt qu di ti hn th n mi b ph hu trong mu composit khi lc tc dng vt qu gii hn cho php v lc ny vai tr ho bn ca si ct mi c pht huy.2.3. nh hng ca nh hng ct si. [1]Do c im phn b ca si trong nn, tnh d hng ca composit ct si th hin rt r rt. V vy, c tnh ca composit loi ny ph thuc rt mnh vo s nh hng ca si so vi chiu ng sut t vo.Di y ta ch kho st mt s trng hp c trng.2.3.1. composit ct si lin tc.Kho st trng hp mu composit c hm lng ct bng Vs, chu tc dng ca ng sut theo chiu vung gc vi ct nh hnh v sau:z

Z

yyYlox yyy

(1-Vs).lo

Vs.lo

S dng phng php m hnh tng t ta kho st composit ny thng qua mu hnh khi chiu rng lo. Khi ny gm 2 lp: lp nn c chiu dy (1-Vs).lo v lp si c chiu dy Vs.lo.ng sut y tc dng ln composit cng l ng sut tc dng ln nn v ln si. Di tc dng ca ng sut ny, mu composit b bin dng mt on bng l. Ta c:l = s.Vslo + (1-Vs).nlo(1)

hoc y =s.Vs + (1-Vs).n(2)

Mt khc: s = ;n = ;y = ;(3)Kt hp (2), (3) ta c

(4)

hoc:(5)Biu thc (5) chnh l gii hn di ca modun n hi ca composit ht th.2.3.2 Composit ct si ngn. [1]Ta kho st trng hp si ngn phn b hon ton ngu nhin v trt t nh hnh v:

Biu thc quy tc hn hp i vi mudun n hi c biu th nh sau:Ec = k.Es.Vs + En.Vn(1)

Trong :

k: l tham s hiu qu ho bn, gi tr ca n ph thuc vo Vs, v t l , dao ng trong khong 0,1-0,6.Bng sau trnh by tham s hiu qu ho bn ca mt s composit si ngn ng vi cc trng hp nh hng khc nhau gia si v ng sut:

nh hng siChiu ng sutK

Tt c cc si song songSong song vi siVung gc vi si10

Phn b ngu nhin, ng nht trong mt mtTheo phng bt k trong mt cha si3/8

Phn b ngu nhin v ng nht theo 3 chiu khng gianTheo phng bt k0,2

Nh nhng u im ln nh to hnh d dng cc chi tit phc tp, gi thnh sn phm thp, quy trnh cng ngh ch to va phi d cp nht, ngy nay composit ct si ngn (c nh hng hoc ngu nhin) tr thnh mt trong nhng vt liu mi c c bit ch nghin cu ch to v ng dng

VI. CC PHNG PHP CH TO VT LIU COMPOSIT VI.1. Mt s phng php ch to vt liu composit v c1. Nu chy kim loi nn sau rt vo khun cha ct.Ni dung phng php:-a cc si ct composit vo khun.-Nu chy kim loi nn ri rt vo khun.Nhc im ca phng php ny l kh nng bm dnh ca kim loi nn vo si ct b hn ch.2. Phng php bt.Kim loi nn c chun b dng bt. Si ct c trn ln vi kim loi dng bt thnh hn hp. Hn hp ny c p v thiu kt to ra composit.Nhc im ca phng php ny l qu trnh p c th nh hng xu ti tnh cht ca si ct.3. Phng php p nng vi si ct c lp ph.Phng php ny v c bn ging phng php luyn kim bt.im khc bit l s dng si ct c ph mt lp kim loi khc trn b mt. Kim loi ph si ct s c tc dng bo v ct trong qu trnh p cng nh ng vai tr lin kt gia ct v nn.4. Phng php trn nng.Trc khi trn si ct v bt kim loi nn c nung nng trc.u im ca phng php ny l khc phc c lp phn cch gia ct v nn.5. Phng php phun ph.Si ct trc khi em trn c tin hnh phun ph mt lp kim loi mng bn ngoi. Lp ph c tc dng lm thay i tnh cht b mt ca si ct.

VI.2. Mt s phng php ch to vt liu composit hu c.[3]1.c khng p lcc ngui, khng cn p l k thut n gin cho php ch to cc chi tit bng vt liu composit si thu tinh.1.1.c tip xc y l phng php c v n gin nht. Khun c th li lm.Ni dung phng php:Vt liu nn v ct c con ln dt thnh tm theo hnh dng ca thnh khun di tc dng ca lc p gia con ln v b mt ca khun1.2.c bn ng thi.Phng php ny cho php ch to hang lot cc chi tit, gi thnh h. phng php ny ch dng si vn, ngn m khng dng ct vi. Do c tnh ca vt liu composit to thnh khng cao. Si vn v nha c bn ng thi thng gc xung khung nh cc sung chuyn dng1.3.c chn khng.Gm c:- c chn khng dng ti: khun c lm bng vt liu cng, trc tin to lp lt, sau t ct vi v cp nha. Bm chn khng lm gim p sut gip cho nha c tri u v y bt kh ra khi nha.- c ht: Vt liu ct v nn c ht vo trong khong trng gia 2 chi tit khun c: khun trn v khun di.Phng php ny cho php to nhng chi tit trn xoay v dng cn.2. c p lc( c p)2.1.c phun nha Vi c t gia 2 chi tit khun c, phun nha nh p lc, nha thm vo ct.2.2. c ngui nh p lc.p lc c nh hn 5 atm, khng cn sy nng khun c. Vt liu ct v nha c t vo khun c c lp lt v ph gia gip cho vic d khun d dng. ng khun trn v khun di ri p.2.3. c c nhit .Vt liu ct( si ri, si ngn hoc di, vi..) c t vo khun nng. Ngi ta cng c th p ngui sau p nng di ti trng v nhit xc nh.Gii php ny cho php s dng mt t l khi lng vt liu ct kh cao, do vt liu to ra c c tnh cao.3. c lin tcPhng php ny thng c s dng ch to cc tm phng, tm ln sng, tm c gnS : Vt liu ct (si, mat,vi) c tm thm bng vt liu nn to hnh (cn) gia nhit (nhit tu thuc tng loi vt liu lm nn) lm ngui ct.4. Ko nh hnh Phng php ny c s dng ch to cc tm dng phng hoc cong, tit din khng thay i v c bn cao.Vt liu ct c i qua b cha nha v c tm thm y. Sau vt liu ct i qua khun chut sy nng trong l. Qu trnh to hnh xy ra ng thi vi qu trnh polyme ha ca nha.

5. c ly tmPhng php ny thng ch to cc chi tit trn xoay: ng, thngNgi ta a vt liu ct ( mat, si ngn) v nha vo khun c bng thp cng sau cho khun c quay (~2000 vng/pht). Cc chi tit ch to bng c ly tm c mt ngoi bng v u.6. Phng php qun ng. Vt liu ct( si di, bng ti) c tm nha c xc tc c qun vi lc cng nh trn mt tang hnh tr hoc trn xoay.Phng php ny rt ph hp vi cc chi tit , kt cu mt tr v cu vt liu thu c c c tnh cao v n c th cha 80 % khi lng l cht tng cng (ct).

Phn II-NGHIN CU THC NGHIM V KT QUI-Nhim v nghin cu Trong khun kh ca mt bn lun n tt nghip i hc , bn lun n ny c nhim v nghin cu tng hp vt liu, kho st tnh cht v kh nng lin kt to vt liu composit ca mt loi thu tinh c tnh cht sinh hc tt vi mt s vt liu khc nhau.Thu tinh c la chn nghin cu thuc h :Na2O-CaO-P2O5-SiO2 Trn c s thnh phn ho hc thch hp v c cha P2O5 , thu tinh ny c kh nng tng tc sinh hc cao khi c cy ghp vo c th sng. Tuy nhin h thu tinh ny c nhc im l bn c thp .V vy n t khi c s dng c lp lm vt liu y sinh , m thng c s dng kt hp vi cc vt liu khc to ra cc h vt liu composit y sinh.[5]Bn lun n ny tp trung nghin cu cc ni dung chnh sau y:-Nghin cu xc nh iu kin cng ngh nu thu tinh .-Nghin cu xc nh tnh cht ca thu tinh .-Nghin cu kh nng lin kt ca thu tinh vi mt s ct liu khc nhau. ch to vt liu composit , cc vt liu c dng lm ct gm:+ Ct si kim loi : si ri ( si Cr-Ni) , dng li (Inox).+ Ct si c dt thnh vi t si SiC .+Ct l gm thu tinh bn c cao.+Ct l vt liu gm c kh nng chu c nhit cao.

II-Nghin cu thc nghim v kt quII.1-Cc phng php nghin cu 1. Phng php nhiu x Rnghen[7]Phng php ny c s dng xc nh cc pha tinh th trong gm thu tinh .Nguyn tc :

Khi chiu mt chm in t cng sut ln vo tinh th th ph ln cc in t i qua v c mt s t cc in t b phn x quay tr li do gp cc nguyn t ca tinh th . Cc tia phn x s giao thoa to cc vn giao thoa.Tai cc v tr giao thoa t cc i th cc i lng : gc ti ca tia Rnghen (),bc sng ca chm tia Rnghen(), thng s mng(d) tho mn phng trnh Wulf-Bragge:

2d.sin =n. d=

Mi loi tinh th c mt thng s mng c th tng ng vi cc gi tr ( n, ,)duy nht c xc nh khi c gi tri ca d. Khi phn tch Rnghen ta s bit c cc gi tr ca d i vi cc loi tinh th c trong hp cht nghin cu .Lun c cc gi tr d ca cc tinh th chun c th so snh gi tr d va tm c.Da vo cng ca cc cc i giao thoa I so vi cc biu chun ca ring tng loi tinh th ta nh gi c hm lng ca cc tinh th c trong hp cht nghin cu.Thit b s dng l my phn tch Rnghen, khi chiu chm tia Rnghen c bc sng xc nh vo mu hp cht nghin cu ngi ta thu c cng chm tia phn x I. Sau biu din s thay i ca chm tia phn x thay i theo s thay i ca gc 2, biu ny gi l biu RnghenThng qua cc peak nhiu x thu c, ngi ta c th xc nh:- C cc loi tinh th no c hnh thnh h gm thu tinh nghin cu. Din bin kt tinh ca cc pha tinh th trn theo nhit .Kt qu phn tch nhiu x Rnghen mu gm thu tinh 900oC , lu 1 gi, c th hin trong hnh trang sau:T biu trn ta thy : h thu tinh nghin cu khi kt tinh s to ra cc tinh th SilicatCaxi, PhtphatCanxi, phlogopit, SiO2.Trong cc tinh th PhotphatCaxi, Phlogopit c tc dng sinh hc rt tt.y l iu m ta mong mun. Tuy nhin , s pht trin ca cc tinh th ny cha c tt, th hin gi tri d cn nh.Nguyn nhn c th l do ch kt tinh cha hp l.

2. Phng php hin vi in t[7]Hin vi in t l phng php cho phng i v phn gii cao phn tch cu trc sn phm.Nguyn tc: Mu trc khi chp c a vo my gia cng mu. y mu c lm sch b mt v ph mt lp AgNO3 ln tng cng phn x trong 15 pht. Sau mu c a vo thit b chp vi phng i khc nhau.3. Xc nh tnh cht ca thu tinh[6]3.1. Mt thu tinh:Xc nh bng phng php cn thu tnh ti b mn Silicat- HBKHN.i vi thu tinh nghin cu, khi lng mu sau khi luc si 3 gi v lm ngui 1 gi xp x vi khi lng mu kh. S chnh lch rt nh do cc ht nc li ti bm trn b mt mu. Da vo cng thc xc nh xp, ht nc:

,

Trong :Xbk, W,v l xp biu kin, ht nc, khi lng th tchG1: khi lng mu kh cn trong khng kh ( g)G2: khi lng mu ngm y nc cn trong khng kh (g)G3; khi lng mu ngm y nc cn trong nc (g)

Da vo cng thc trn ta c th kt lun rng thu tinh c xp, ht nc bng 0. Vy theo phng php ny ta c th xc nh c khi lng th tch ca thu tinh ( k c bt kn trong thu tinh). Cng thc xc nh mt thu tinh: Trong :n l khi lng ring ca nc 25 oC (0,998 g/cm3)3.2. Phng php xc nh bn un :Cng un c xc nh:

(KG/cm2)Trong : P: p lc p (KG)l: khong cch gia 2 trc t (cm)b: Chiu rng ca mu (cm)h: chiu cao ca mu (cm)3.3. Phng php xc nh bn nn: bn nn l kh nng nn khng ca vt liu.Cng thc xc nh

Trong :P: p lc p (KG)f: din tch mt mu th (cm2)3.4.Phng php xc nh h s dn n nhit:Cng thc xc nh:

1/0C[6]Trong :: h s dn n nhit, 1/0Cl: dn di ca mu c ch th trn ng h o, mml: chiu di ban u ca mu, mmT: nhit t nng, 0CTA: h s hiu chnh tnh n s dn di ca thch anh, 1/0C

3.5. Phng php xc nh bn ho : bn ho ca thu tinh l kh nng chu c tc dng ph hoi ca cc tc nhn ho hc nh : axit, kim, nc.Trong bn lun n ny ch xc nh bn nc ca thu tinh nghin cu. bn nc c xc nh bng cch xc nh lng kim thi ra t thu tinh theo phng php chun .II.2-Nghin cu nu thu tinh 1. S tng hp thu tinh :L thu tinhL nu thu tinhTrn mCc nguyn liu unh lngc khing bnh phi liuCa ct mu

2. La chn thnh phn ho hc ca thu tinh:Thnh phn ho hc ca thu tinh cn c la chn sao cho c kh nng to thu tinh tt, d nu, d ng nht, ng thi li d kt tinh to thnh gm thu tinh c tc dng sinh hc kh gia cng nhit v cng thun li cho qu trnh ch to vt liu composit sau ny.Khi nghin cu c s l thuyt v tham kho ti liu ta chn h thu tinh nghin cu c thnh phn ho hc nh sau:Cc oxyt thnh phnSiO2P2O5CaONa2O

% khi lng45,06,024,524,5

3. Nguyn liu v tnh ton phi liu nu thu tinh* Vic la chn nguyn liu nu thu tinh l rt quan trng; n c nh hng n kh nng to thu tinh v quyt nh n cht lng thu tinh thu c. Cc nguyn liu ny phi t cc yu cu v sch, thch hp cho qu trnh nu, d dng tham gia qu trnh to thu tinh. Qua sng lc la chn, ta c th s dng cc nguyn liu sau:-Ct: cung cp SiO2. Yu cu: SiO2>98%-Sa: cung cp Na2O. Yu cu: Na2O >58,49%-Bt nh: cung cp CaO. Yu cu: CaO>54,9%-Ca3(PO4)2: cung cp CaO, P2O5. Yu cu: CaO>45,9 %; P2O5>38,8%*Tnh khi lng nu 100 phn trng lng(PTL) thu tinh:+Gi x l khi lng ct nu 100 phn trng lng thu tinh.+Gi y l khi lng ct nu 100 phn trng lng thu tinh.+Gi z l khi lng ct nu 100 phn trng lng thu tinh.+Gi t l khi lng ct nu 100 phn trng lng thu tinh.-Trong qu trnh nu c tnh n s bay hi ca: P2O5 l 18%; Na2O l3%; CaO l 1%.Vy ta c:

Lng P2O5 cn thit nu 100 PTL thu tinh:

Lng Na2O cn thit nu 100 PTL thu tinh:

Lng CaO cn thit nu 100 PTL thu tinh: Ta c h phng trnh:

Gii h phng trnh trn ta c Vy thnh phn phi lng nu 100 PTL thu tinh:Ct: 45,9 PTLSa: 43,2 PTLBt nh: 18,9 PTLCa3(PO4)2: 29,3 PTL-Hiu sut nu thu tinh:

-Hao ht khi nu: 100-73,2=26,8%4- L v chn nu thu tinh:* L nu thu tinh l l gas t nhit ti a 1500oC.- Nhit nu thu tinh l 1350oC.

- Khi nhit l t 1350oC1400oC, phi liu sau khi c ng bnh ( m khong 3%) c tip liu ln 1 , lu 1 gi . Sau ta tip liu ln th 2, lu 1 gi .Khi thu tinh nu t yu cu ta rt thu tinh lng vo khun kim loi ri a ngay vo l ( nhit 650oC), sau tt l v ngui n nhit thng . Khi thu tinh em ca ct thnh cc mu nh thc hin cc bc tip theo.- Ch nhit ca qu trnh nu thu tinh c m t trn hnh v sau:oC1- Giai on tng nhit l 2- Giai on n nh nhit cao nht kt khi chn .3- Giai on np liu.4- Giai on lu nhit nu 5- Giai on gim nhit .6- thu tinh trong l . 7- Lm ngui.

2

4313501450

5

61650

7

0

10 11 12 13 13,2 Thi gian,h

* Chn nu: Chn nu thu tinh nghin cu c thnh phn nh sau: 80% Al2O3 +15%ZrO2.Chn c to hnh bng phng php rt vi khun thch cao sau c sy v thiu kt s b 1200o C.V vy khi nng nhit ca l nu phi c khong thi gian lu nhit cao (khong 1400oC) chn kt khi . Sau khi nu thu tinh ta thy thu tinh c cht lng tt , chn b n mn t , khng bin dng.* Nhn xt chung v qu trnh nu thu tinh :- Vi thnh phn nguyn liu nh chn la tnh bi phi liu, thu tinh nu thu c c ng nht tng i vao, nht thp , rt ra khi chn d dng; tuy nhin thu tinh thu c vn c mu ca Fe2+ do trong phi liu(ct) c ln tp st . Thu tinh sau khi c xut hin mt s vt nt chng t nhit thu tinh l cha hp l.-Nhit nu thu tinh thch hp cho loi thy tinh ny l 1350oC.-S dng chn nu cao nhm thiu kt trc thch hp cho qu trnh nu thu tinh v l nu.II.3-o cc tnh cht ca thu tinh1- Xc nh nhit chuyn (Tg) ca thu tinh :

Ly mt vi mu thu tinh nh , c gc cnh ,a vo l ti mt s nhit khc nhau.Kt qu cho thy ti nhit 800oC850oC, mu thu tinh b mt gc cnh v c xu hng co trn li. Vy nhit chuyn ca loi thu tinh nghin cu nm trong khong 800oC850oC .Ngoi ra , trong qu trnh lm th nghimny ta thy thu tinh c hin tng b kt tinh mnh.Vic xc nh c nhit chuyn ca thu tinh gip ta c nh hng cho cng vic tip theo: xc nh c ch nhit kt tinh to thnh gm thy tinh , xc nh c khong nhit ch to vt liu composit sau ny.2- o bn un ca mu:Xc nh bng my o cng un ti b mn Silicat-HBK HN.Cng thc xc nh bn un:

(KG/cm2)Trong : P: p lc p (KG)l: khong cch gia 2 trc t (cm)b: Chiu rng ca mu (cm)h: chiu cao ca mu (cm)Kt qu nh sau:MuKch thc mu bxh, [cm] l [cm]P [KG]u [KG/cm2]

11,13x0.7883,4824178,5

21,14 x 0,793,4822161,4

utt=170 (KG/cm2)

3. o bn nn ca thu tinh :Xc nh bng my cng nn ti b mn Silicat HBK HN.

Cng thc xc nh: Trong :P: p lc p (KG)f: din tch mt mu th (cm2)Kt qu nh sau:MuKch thc ,a x b ,cmPKGnKG/cm2

11.72 x 0,612254241,3

22,03 x0,63240187,7

n tt =241,5 (KG/cm2).Nhn xt:- bn un , nn ca thu tinh nghin cu kh nh. iu ny ph hp so vi d on ban u v tnh cht c ca h gm thu tinh c tnh cht sinh hc tt nhng cng thp , thp hn so vi loi thu tinh thng thng .- bn c thp do mt s nguyn nhn sau:+ Ch thu tinh cha hp l , biu hin bn trong mu thu tinh vn quan st c nhng vt nt t vi ; trong qu trnh ca ct mu cng to ra nhiu vt nt trn b mt ca mu.+ Do thit b o cha hp : qu ln so vi kch thc ca mu o.4-o mt ca thu tinh :Xc nh bng phng php cn thu tnh ti b mn Silicat HBK HN.Cng thc xc nh mt thu tinh:

Trong :n l khi lng ring ca nc 25 oC (0,998 g/cm3)G1: khi lng mu kh cn trong khng kh ( g)G2: khi lng mu ngm y nc cn trong khng kh (g) G3: khi lng mu ngm y nc cn trong nc (g)Kt qu nh sau:G1=3,280 (g)G2= 2,040 (g)

n =0,998 (g/cm3)

Vy : tt=2,70 (g/cm3)5-o h s dn n nhit ca thu tinhXc nh ti B mn Silicat HBK HN.Kt qu o h s dn n nhit :Thi gian,phtNhit ,oCS vchl ,mm

02000

4400,50,005

8601,10,011

12802,20,022

161003,20,032

201204,20,042

241405,20,052

281606,20,062

321807,00,070

362008,10,081

402209,00,090

4424010,00,100

4826011,10,111

5228012,10,121

5630013,00,130

Da vo bng kt qu trn ta tnh c h s dn n nhit ca thu tinh trong cc khong nhit khc nhau theo cng thc sau:

1/0CTrong :: h s dn n nhit, 1/0Cl: dn di ca mu oc ch th trn ng h o, mml: chiu di ban u ca mu, mmT: nhit t nng, 0CTA: h s hiu chnh tnh n s dn di ca thch anh, 1/0C

- T 20-100oC :

-7 =110,92.10-7 1/oC.- T 20-200oC :

-7 =124,89.10-7 1/oC- T 20-300oC :

-7 =129,09.10-7 1/oCNhn xt:H s dn n nhit ca thu tinh tng i ln . y l kt qu ph hp v nm trong khong d on ca ti liu.6- o bn ho ca thu tinhXc nh bn nc ca thu tinh ti b mn Silicat HBK HN.Kt qu nh sau:Lng HCl 0,01N tan raMlLng Na2O tan raMgCp

Mu1Mu2Mu3Mu nc trngMu1Mu2Mu3Trung bnh cngSai s%

5

4,04,14,00,31,1471,1781,1471,1578

Nhn xt:H thu tinh nghin cu thuc h thu tinh kim , hm lng pha thu tinh ln , do vic n mn ca cc tc nhn n mn nh axit, kim , nc l d dng . V vy bn ho ca thu tinh khng cao.Thu tinh nghin cu c bn nc cp 5. Kt qu ny ph hp vi d on ca ti liu.II.4-Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh II.4.1- S tng hp vt liu:

Vt liu ctThu tinhCht kt dnh

Nghin mn

nh lng

nh lngnh lng

Trn

p ngui

Sy

p nng

Lm ngui

Ca ct mu

o c tnh cht

1- Vt liu nn :Nn c dng ch to vt liu composit l thu tinh c tc dng sinh hc tt ,nhng do n c nhc im l bn c thp nn t khi c s dng c lp lm vt liu y sinh m thng c kt hp vi cc vt liu khc to ra cc h vt liu composit y sinh.

Thu tinh c nghin mn qua my nghin hnh tinh , kch thc ht quan st qua my hin vi quang hc dh= 5-20m. 2 - Vt liu tng cng ( ct)Ct c s dng nghin cu gm:* Si Cr-Ni :- Mt s thng s k thut :+ Thnh phn hp kim : 80%Cr-20% Ni+ ng knh si : d=0,3 mm+ Chiu di si : l= 3-6 mm+ Nhit ph hu si: >900oC+ Khi lng ring ca si 7,35 (g/cm3)Si c phn b di dng ri. Ta s kho st mt vi t l si/ thu tinh v thiu kt mt s nhit khc nhau.* Si SiC :T nhng nm 1960 , ngi ta quan tm ng k n si cacbua, nit, bo lin tcv si t nh nhng si gia c cho cc vt liu cu trc nhit cao. Si SiC c nhiu trin vng c pht trin hon ton. Si SiC c quan tm v tnh n nh nhit , chng li s oxy ha, cc tnh cht tt hn nhit cao, thch hp vi hu ht cc kim loi nng chy cng nh vt liu gm.

- Tnh cht tiu biu ca si SiC :

Qu trnh sn xutCVDNhit phn

Tn thng miSi FP

Hng cung cpAvcoNippon cbon Co.Dow -Corning

Khi lng ring g/cm332,55

ng knh si ,m14010-20

Gi thnh, $/kg1100500

Modun ko.GPa430190

bn ko,GPa2,42

dn di ko,%1561,1

cng,Mpa1311

in tr, /m0,1

Dn n nhit theo chiu di , 10-6 .mm-1.K-13,1

Nhit chy ,oC27002700

Nhit s dng max,oC1150

Nhit duy tr 90% bn ko , oC800300

Si c dt thnh vi , mi si vi c dt t 500 si nh , ng knh si nh d=14m. Vi SiC c phn b di dng li to vt liu composit ba lp: thu tinh vi SiC thu tinh.-Si InoxSi c dt thnh li.Ta s kho st 2 loi: dng 1 li v dng 2 li.Dng 1 li :Thu tinh- li- thu tinh .Dng 2 li :thu tinh- li thu tinh-li- thu tinh.- Mt s thng s k thut ca li Inox:+ ng knh si :0,3 mm+ Kch thc li :64 l/cm2.+ Khi lng ring ca si :13,5 g/cm3.+ Nhit ph hu si : ~1000oC+ Thnh phn hp kim Inox : . Cr:18% khi lng. Ni :8-10 % khi lng. Cu :1-2% khi lng. C :0,8 % khi lng. Fe : 69-70% khi lng.* Gm thu tinh bn c cao v d gia cng c kh : Gm thu tinh s dng thuc h : SiO2-Al2O3-B2O3-MgO-Na2O-F. Gm thu tinh to thnh c kt tinh t tinh th F- Flogopit NaMg3[AlSi3O10] .y l h gm thu tinh c bn c cao v c kh nng gia cng c kh d dng. N to vi thu tinh thnh vt liu composit c tnh cht ni bt l va c tc dng sinh hc tt va d gia cng thnh cc chi tit thay th , lp ghp ,sa cha cc b phn trong c th con ngi.ng thanh ln ca l thanh ln s dng trong l nung gch p lt.u im ca loi gm ny l c th lm vic nhit cao (~1500oC), bn nhit cao , h s dn n nhit thp .Nhc im : bn c thp(gin) , kh nng chu va p km.* Cht kt dnhCht kt dinh c s dngl dung dch P.V.A(polyvinylaxetat)C nhim v lin kt cc ht thu tinh v vt liu ct to cho mc c cng c hc nht nh .Khi thiu kt n s chy ht nhit khong 500oC. Dung dch P.V.A c to thnh t bt P.V.A ,ho tan vi nc theo t l : P.V.A/H2O = 1/5 . Dung dch thu c c t trng :1,1 g/cm3 .T l cht kt dnh c s dng : cht kt dnh /thu tinh =10% .

1.Tnh cht vt l ca P.V.A : P.V.A thng thng c mu trng hoc hi vng ,c cung cp dng bt v ht .Cc nhn t chnh nh hng n tnh cht vt l ca P.V.A l mc thu phn v polyme ho . P.V.A c chia lm 2 nhm chnh c mc thu phn l 98% v 8789% vi cc mc polyme ho khc nhau.im chy v im mm khng ch ph thuc vo hm lng v s phn b ca cc nhm axetyl m cn ph thuc vo hm lng nc .Vi P.V.A c x phng ho hon ton c im chy 228oC,im bin mm 85oC, trn 110oC c s phn gii kh .Dung dch P.V.A thu c bng s khuy trn P.V.A trong nc. nht ca dung dch ph thuc vo polyme ho v mc thu phn ca P.V.A cng nh nng v nhit . dn in ca dung dch P.V.A ph thuc vo hm lng cht in phn ,vi dung dch 10% th dn in l 0,1 0,7 ms/cm.2.Tnh cht ho hc :Tnh cht quan trng nht l s to thnh este .Cc sn phm phn ng ca P.V.A v andehyt ,plyvinylbutyral l nguyn liu u quan trng trong sn sut thu tinh an ton .P.V.A c s dng trong kh nhiu lnh vc , y l tc nhn lin kt cho vt liu composit . II.4.2- Nghin cu kh nng to composit t thu tinh v si Cr-Ni:Si Cr-Ni c ct thnh tng si nh (l=3-5 mm),c ra sch bn cn v sy kh 200oC nhm loi b tp cht , du m bm trn n. Sau n c trn vi bt thu tinh v cht kt dnh.Mu mc c p bng my p 5 tn ti b mn Silicat HBK HN.Lc p khi to hnh t 400KG/cm2. Mu sau ki p c a vo t sy in , nhit sy 200oC. Sau chng c chuyn vo l nung Chng c p nng di ti trng 0,32 KG/cm2.Ta s kho st nh hng ca t l ct si v nhit kt khi n kh nng to vt liu composit .* nh hng ca t l ct si: ta kho st 3 t l sau:

; ; * nh hng ca nhit kt khi:Tng ng vi 3 t l trn , ta s nung kt khi mu 3 nhit khc nhau: 750oC, 800oC, 850oC, lu 1 gi ti nhit kho st;sau lm ngui , ca ct mu v o c cc tnh cht ca composit to thnh. (Bng km theo xem trang sau)

Cng thc xc nh bn nn: n= (KG/cm2) [5]Trong : P l p lc ph hu mu ,KG f l din tch chu p lc , f= a xb ,cm un c xc nh ti bng my t to (vn s dng xc nh cng ca mu mc gm s).

Cng thc xc inh bn un : un= (KG/cm2) [5] Trong : + d1 : khong cch t trc cnh tay n n v tr mu b gy, cm+d2 =10 cm+Po : Khi lnh ti trng ,KG+l: khong cch 2 gi t mu , l = 3,07 cm+ b: chiu rng mu ,cm+ h: chiu cao mu ,cmKt qu phn tch knh hin vi in t mu I.2 , kt khi nhit 800oC c th hin trong hnh v sau:

Hnh 1: nh chp hin vi in t, phng i 50 ln

Hnh 2: nh chp hin vi in t, phng i 150 ln

* Nhn xt chung v kh nng to composit ca thu tinh vi si Cr-Ni:- Tng tc gia thu tinh v si trn ranh gii pha l kh tt.- Qua bng trn ta thy mu composit kho sat vi t l Vs/Vc = 5% , thiu kt 800oC cho cng c hc cao hn c. Tuy nhin gi tr ny cn thp so vi yu cu t ra . Nguyn nhn chnh l do lc p to hnh mu cn nh, trong iu kin th nghim khng cho php tng lc p ln hn; qu trnh ca ct mu to nhiu vt nt t vi bn trong mu.C th d on nu tng lc p khi nung th composit thu c s cho bn c cao hn rt nhiu.

II.4.3- Nghin cu kh nng to vt liu composit ca thu tinh vi si InoxLi Inox c mt s ch tiu k thut nh cp mc trn, c ra sch bng cn v sy 200oC.Ta s nghin cu kh nng to composit dng 1 li v dng 2 li.Dng 1 li : thu tinh li thu tinh .Dng 2 li : thu tinh li-thu tinh li- thu tinh .p lc p ngui: 400 KG/cm2.p lc p khi kt khi : 0,32 KG/cm2.Nhit kt khi : 850oC , lu 1 gi.*Kt qu o bn c ( bn un) ca composit to thnh c th hin trong bng II.3.2[ Xem bng trang bn]Bng II.3.2:Mu compositChiu rngb, mmChiu caoh,cmPKG/cm2un, KG/cm2

Dng 1 li2,9886,0100485,3

Dng 2 li2,9646,20164751,3

*Kt qu phn tch knh hin vi in t mu dng 1 li cho thy (hnhv):Hnh 1: nh chp hin vi in t, phng i 150 ln

Hnh 2 : nh chp hin vi in t phng i 50 ln

Tng tc gia nn(inox)v thu tinh trn ranh gii pha cha tht s tt.*Nhn xt : Kh nng to composit ca thu tinh vi inox cha c tt.Composit dng 2 li cho bn c cao hn nhiu so vi composit dng 1 li.Nhit kt khi cha hp l, lc p khi nung cn nh.

II.4.4- Nghin cu kh nng tocom ca thu tinh vi si SiCSi SiC c mt s ch tiu k thut nh trnh by trn.Si SiC c dt thnh vi .Vi c nung s b 500oC t chy ht du m v tp cht khc.Composit to thnh c dng : thu tinh li(vi)-thu tinh .Lc p to hnh: 400KG/cm2.Nhit kt khi:850oCp lc khi p nng:0,32 Kg/cm2.* Kt qu phn tch bng knh hin vi in t (hnh v 5,6) cho thy tng tc gia thu tinh v si trn ranh gii pha l rt tt.Chng t kh nng to composit ca thu tinh nghin cu vi si SiC rt tt.

Hnh 5: nh chp hin vi in t phng i 150 ln

Hnh 6: nh chp hin vi in t, phng i 50 ln

II.4.5- Nghin cu kh nng to composit ca thu tinh vi gm thu tinh d gia cng c khBt thu tinh c trn vi cht kt dnh theo t l CKD/thu tinh =10%.Hn hp ny c lng thnh lp mng dy 1-2mm trn b mt ca gm thu tinh ri a vo l nung .Nhit nung :1100oC, lu1 gi.Kt qu quan st quan st bng knh hin vi quang hc cho thy tng tc gia nn (thu tinh ) v ct (gm thu tinh ) l rt tt.Composit to thnh s c u im ni bt : va c tnh cht sinh hc tt , va d gia cng to thnh cc chi tit phc tp m vn c bn c hc cao.iu ny rt c li khi ta s dng composit ny ch to cc chi tit sa cha , thay th cc b phn xng rng c th ngi.

II.4.6- Nghin cu kh nng to composit ca thu tinh vi gm CorunTa tn dng vt liu l mnh gm ca l thanh ln trong cng ngh gm s.Bt thu tinh c trn vi cht kt dnh theo t l CKD/thu tinh =10%.Hn hp c lng thnh lp mng (1-2mm),ri a vo l nung , kt khi 1100oC., lu 1 gi.Kt qu quan st bng knh hin vi quang hc cho thy nn v ct tng tc vi nhau rt tt trn ranh gii pha.

KT LUNQua qu trnh nghin cu ta i n mt s kt lun nh sau:1. Qu trnh nu thu tinh : Nu thu tinh nghin cu bng l gas t to, nhit nu thu tinh 1350oC l hp l.2. Qua kho st nghin cu kh nng to composit t thu tinh v mt s ct liu khc nhau ta thy : thu tinh nghin cu c kh nng to composit vi cc ct liu khc nhau. i vi loi composit ct si Cr-Ni th t l Vs/Vc=5% , nung 800oC cho cng c hc cao hn so vi 2 loi cn li.3. Nhit kt khi c nh hng ln ti kh nng to composit . Mi loi composit c mt nhit kt khi ph hp:- composit ct si Cr-Ni : 800oC- composit ct si inox :850oC- composit ct si SiC :1000oC- composit ct l gm thu tinh bn c cao, gm corun:1100oC4. Lc p khi to hnh c nh hng ln ti kh nng kt khi ca vt liu to composit .Vic s dng lc p khi nung kt khi cho php ta gim c nhit nung , bo v vt liu ct khng b oxy ha nhit cao m vn c kh nng to composit theo yu cu.Trong iu kin th nghim khng cho php tng lc p khi nung cho nn composit to thnh cha t c cc ch tiu yu cu. D on nu ta tng lc p khi nung th mu s kt khi tt hn nhiu.

5. Kch thc ht ca bt thu tinh dh