NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẬT ĐỘ XANH CỦA HỢP KIM NI-FE
BẰNG PHƯƠNG PHÁP γ TRUYỀN QUA KHÔNG PHÁ HỦY

NGHIÊM XUÂN LONG, VŨ QUANG CHẤT

Trung tâm đánh giá không phá hủy

Tóm tắt: Mật độ xanh của mẫu hợp kim bột có tác động lớn đến tính chất của vật liệu sau khi
được nung kết. Báo cáo này trình bày phép đo mật độ xanh của mẫu hợp kim bột sử dụng
trong công nghệ luyện kim bột áp suất cao. Nguồn phát tia gamma sử dụng nguồn Americium-
241 với năng lượng bức xạ 59.5 KeV. Trong thí nghiệm thời gian chiếu xạ là 0.5 phút. Mật độ
xanh được xác định như một hàm của thành phần cấu tạo và độ dày của mẫu bột hợp kim. Tỉ
lệ phần trăm sai lệch của phép đo giữa lý thuyết và thực nghiệm chỉ nhỏ hơn 0.95%.
Abstract: The green density of powder metallurgy (PM) sample have a great influence
on the properties of a final sintered materials. This report presents the green density
measurement of PM sample in powder metallurgy technology. Americium-241 with a
radiation energy of 59.5 KeV is selected as a gamma ray source. The gamma ray
exposure time is 0.5 minutes. The green density shows as a function of sample
composition and thickness. The deviation percentage of the measurements between
calculated and measured density is only smaller than 0.95%.
I. GIỚI THIỆU
Hiện nay trên thế giới, các ứng dụng sử dụng bức xạ ngày càng phát triển, hoàn thiện
không chỉ về chất lượng mà còn đông đảo về số lượng. Các ứng dụng đó không những trong
công nghiệp, y tế, xây dựng mà còn len lỏi vào từng dụng cụ, thiết bị phục vụ cho cuộc sống
hàng ngày của chúng ta.
Tại Trung Quốc, năm 2010 các sản phẩm sử dụng bột luyện kim đạt tăng trưởng 46% /
năm tương đương 32.632 tấn. Tuy nhiên đối với ngành công nghiệp ô tô rộng lớn của đất
nước này tỉ lệ các chi tiết sử dụng công nghệ luyện kim bột trên một chiếc ô tô còn khiêm tốn

về cường độ. Sự suy giảm này phụ thuộc vào bề dày, mật độ và tuân theo quy luật hàm mũ:
 = 



(1)
Trong đó  và 

là cường độ của chùm tia gamma truyền qua và chùm tia gamma tới.
, ,  là hệ số hấp thụ khối, mật độ, và độ dày của vật liệu. Từ đó thấy rằng khi biết được hệ
số hấp thụ khối và độ dày. Mật độ của vật liệu có thể được xác định bằng việc đo  và 

.
 =
−1

ln



 (2)
Hệ số hấp thụ khối tổng thể của một hỗn hợp hay hợp chất được tính bằng tổng của
các hệ số hấp thụ khối của những thành phần hợp thành, nhân với tỉ trọng của chúng trong
hỗn hợp hay hợp chất đó [5].


= 





Hình 4: Sơ đồ khối bố trí thí nghiệm
Chùm gamma từ nguồn Americium-241 năng lượng 59.5 KeV trước và sau khi đi qua
mẫu được làm hẹp bằng collimator. Thí nghiệm sử dụng đầu dò NaI, thời gian chiếu xạ là 0.5
phút đo 30 lần. Các tấm hợp kim bột xanh được tạo thành bằng bột Ni - Fe có độ tinh khiết
Mẫu
Nguồn
Amplifier
High Voltage
Suplier
Single Channel
Analyzer
Counter / Timer
Detector
(99.5+%) và tỉ lệ phần trăm giữa Fe và Ni khác nhau. Các mẫu có tỉ lệ phần trăm giữa (Ni,
Fe) là (60/40; 40/60) trên một mẫu được nén dưới áp suất ≈ 120 Mpa/20s, khối lượng mỗi
mẫu là 2.4g. Chùm tia gamma sau khi đi qua mẫu tới đầu dò được qua các khối khuếch đại và
cao thế tới bộ phân tích đơn kênh, sau cùng là tới bộ đếm với thời gian được định trước.
IV. KẾT QUẢ
Mật độ xanh của mẫu hợp kim bột có thành phần (Ni, Fe) - (40/60), độ dày 2.3 mm
được so sánh với giá trị mật độ tính toán từ thể tích và khối lượng mẫu cho ta sai số trung
bình 0.60%. Sai số này do ảnh hưởng của sai số trong phép đo độ dày mẫu, độ hẹp của chùm
tia gamma, cũng như thời gian đo.
Lần đo 1 2 3 4 5 6 7 … 29 30


Hình 5: Tỉ lệ phần trăm sai lệch so với tính toán của mẫu Ni-Fe 40/60
Tính toán tương tự với mẫu hợp kim bột Ni-Fe 60/40 độ dày 2.2mm, sai số trung bình
được tính toán bằng 0.55%. Mật độ xanh và tỉ lệ phần trăm sai lệch được mô tả trong hình 6,
hình 7.

Hình 6 – Mật độ xanh của mẫu Ni-Fe 60/40

0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930
%
Deviation
4.22
4.24
4.26
4.28
4.3
4.32
4.34
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
Deviation
[5] Richard H.Bossi, Frank A. Iddings, George C.Wheeler, Radiographic Testing –
Nondestructive Handbook, American Society for Nondestructive Testing.