NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ XỬ LÝ NHIỆT ĐẾN CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT CỦA HỆ LỚP PHỦ KÉP NHÔM VÀ HỢP KIM Ni-20Cr TRÊN NỀN THÉP
Hóa lý thuyết và Hóa lý
Luận án này tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc và tính chất của hệ lớp phủ kép nhôm (Al) và hợp kim Ni-20Cr trên nền thép, nhằm giải quyết vấn đề mài mòn và ăn mòn nghiêm trọng của các chi tiết máy trong điều kiện công nghiệp khắc nghiệt. Với mục tiêu chế tạo hệ lớp phủ mới có khả năng chống mài mòn, ăn mòn và chịu nhiệt, nghiên cứu đã lựa chọn hệ lớp phủ kép Al (tiếp giáp nền thép) và Ni-20Cr (phủ ngoài), kết hợp xử lý ủ nhiệt.
Nội dung nghiên cứu bao gồm việc tối ưu hóa chế độ xử lý bề mặt nền thép bằng phun hạt mài corindon để đạt độ nhám bề mặt cao nhất (Rz = 58,39 µm trên thép C45 và Rz = 62,25 µm trên thép CT3). Đồng thời, chế độ phun phủ Al và hợp kim Ni-20Cr bằng công nghệ hồ quang điện cũng được tối ưu hóa để đạt độ xốp nhỏ nhất (13,56% cho Al và 10,96% cho Ni-20Cr). Luận án cũng khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ và thời gian ủ đến cấu trúc, tổ chức tế vi, sự hình thành các pha mới do khuếch tán giữa các lớp phủ và nền thép, cũng như đánh giá toàn diện các tính chất của hệ lớp phủ kép trước và sau xử lý nhiệt.
Các kết quả chính cho thấy khả năng bám dính của lớp phủ Al trên nền thép trước xử lý nhiệt đạt 14,9 MPa (C45) và 16,29 MPa (CT3). Phân tích EDS và XRD xác nhận sự khuếch tán của Al vào lớp phủ Ni-20Cr và nền thép, tạo thành các pha liên kim mới tại các biên giới như AlNi, Al4Cr, Al3Ni, AlFe3. Chế độ xử lý nhiệt tối ưu được xác định là 550 – 600°C với thời gian giữ nhiệt 4 – 8 giờ. Sau xử lý nhiệt, tại biên giới giữa các lớp phủ và nền thép đã hình thành các pha liên kim mới có độ cứng cao (600 – 800 HV) với chiều dày khuếch tán đạt 35 – 45 µm. Hệ lớp phủ sau khi xử lý nhiệt thể hiện hệ số ma sát nhỏ hơn, khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn trong môi trường axit (H2SO4 pH = 2) tốt hơn đáng kể so với mẫu chưa xử lý nhiệt.