BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Đỗ Minh Đức

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC TỚI TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT
HỢP KIM NHÔM A356

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT VẬT LIỆU

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS TS Nguyễn Hồng Hải
2. TS Phạm Quang

Hà Nội - 2015

Hà Nội – 2015


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi.
Các số liệu và kết quả trong luận án là trung thực và chưa từng
được ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác.
TÁC GIẢ

Đỗ Minh Đức

GVHD 1: PGS TS Nguyễn Hồng Hải
GVHD 2: TS Phạm Quang

DANH MỤC CÁC HÌNH

6

MỞ ĐẦU

12

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

15

1.1. Công nghệ bán lỏng

15

1.1.1. Các biện pháp nhằm đạt tổ chức hạt dạng cầu (phi nhánh cây)

16

1.1.2. Các dạng công nghệ bán lỏng

18

1.2. Công nghệ đúc lưu biến

21

1.2.1. Cơ sở lý thuyết



CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

40

2.1. Đối tượng nghiên cứu

40

2.1.1. Khái quát về nhôm và hợp kim nhôm

40

2.1.2. Hợp kim A356

43

2.2. Phương pháp nghiên cứu

44

2.2.1. Nghiên cứu cơ bản

44

2.2.2. Nghiên cứu công nghệ

46

2.2.3. Phương pháp đánh giá kết quả


54

3.3. Xác định tỷ phần pha rắn

55

3.3.1. Phương pháp xác định tỷ phần pha rắn trong quá trình đông đặc

55

3.3.2. Kết quả và thảo luận

57

3.4. Xác định tốc độ nguội và tốc độ đông đặc của hợp kim A356

61

3.4.1. Đường cong nguội và tốc độ nguội của hợp kim

61

3.4.2. Tốc độ đông đặc

65

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC

69


90

4.3.1. Quy trình nấu đúc lưu biến liên tục

90

4.3.2. Khảo sát các thông số công nghệ

91

CHƯƠNG 5. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
ĐÚC LƯU BIẾN LIÊN TỤC ĐẾN TỔ CHỨC VÀ CƠ TÍNH CỦA HỢP KIM
A356

95

5.1. Tổ chức tế vi

95

5.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ rót

95

5.1.2. Ảnh hưởng của thời gian kim loại “lưu trú” trên máng làm nguội

97

5.1.3. Ảnh hưởng của chiều dày đông đặc (chiều dày tấm)


3


KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Viết tắt

Giải thích

MHD

Khuấy thuỷ động từ (Magnetohydrodynamic stiring)

SIMA

Kích hoạt pha lỏng dưới ứng suất (Strain Induced Melt Activated)

RPM

Kết tinh lại và nấu chảy một phần (Recrystallization and Partial
Melting)

NRC

Phương pháp đúc lưu biến mới (New Rheo-Casting)

MIT

Viện Công nghệ Massachusets



N

Tham số

η

Độ nhớt

θ

Góc thấm ướt

ΔT

Số gia nhiệt độ

α

Dung dịch rắn hoà tan ít Si

β

Pha liên kim (Al-Fe-Si)

4


DANH MỤC CÁC BẢNG


Bảng 3.3

Tỷ phần pha rắn trong trường hợp đông đặc không cân bằng
và cân bằng

60

Bảng 4.1

Các thông số nhiệt-lý của hợp kim A356

79

Bảng 4.2

Các thông số nhiệt-lý của con lăn làm nguội (thép SKD)

79

Bảng 4.3

Các thông số công nghệ chính trong đúc lưu biến tạo tấm

94

Bảng 5.1

Tham số hình dạng của hạt

100

Hình 1.2

Hành vi xúc biến/thixotropic của vật liệu ở trạng thái bán lỏng

16

Hình 1.3

Các chi tiết ô tô Alfa của công ty Stampal

16

Hình 1.4

Phương pháp MIT mới

17

Hình 1.5

Máy đúc lưu biến

18

Hình 1.6

Sơ đồ nguyên lý phương pháp New Rheocasting (NRC)

19


gian nghỉ
Mô hình Cross phù hợp với độ nhớt biểu kiến của hợp kim Sn-15% Pb
của các tác giả khác nhau

22
23

Hình 1.13

Sự thay đổi của tốc độ cắt và ứng suất cắt sau thời gian nghỉ

24

Hình 1.14

Các đường cong chảy của thể huyền phù dạng cụm bông

25

Hình 1.15

Minh họa về quá trình phát triển cấu trúc trong quá trình đông đặc có khuấy
mạnh: a) mảnh vỡ nhánh cây ban đầu, b) nhánh cây phát triển, c) hoa hồng,
d) hoa hồng dầy, e) hạt cầu

25

Hình 1.16

Mô hình mô tả các quá trình nhanh và chậm trong cấu trúc vật liệu bán lỏng


Tổ chức tế vi

29

Hình 1.22

Sơ đồ hệ thống thiết bị trong phương pháp Hong-Nanocasting

30

Hình 1.23

Mặt cắt ngang của thỏi đúc

30

Hình 1.24

Năng lượng tự do của cụm nguyên tử là hàm của bán kính

31

Hình 1.25

Tạo mầm đồng thể và dị thể

32

Hình 1.26

Hình ảnh thiết bị và tổ chức hợp kim trong nghiên cứu của Y. Birol

35

Hình 1.31

36

Hình 1.32

Sơ đồ thiết bị và tổ chức tế vi ở giữa thỏi trong trường hợp không có nước
làm nguội (hình trên) và có nước làm nguội (hình dưới) trong nghiên cứu
của H. Budiman

36

Hình 1.33

Sơ đồ thiết bị và tổ chức tế vi đạt được trong nghiên cứu của T. Haga

37

Hình 1.34

Sơ đồ công nghệ và cơ tính của hợp kim với những tốc độ kéo khác nhau
đối với hợp kim 6111 sau nhiệt luyện ở chế độ T6 trong nghiên cứu của T.
Haga

38


41

Hình 2.3

Ảnh hưởng của % Si tới cơ tính của Silumin (giới hạn bền RM, độ dẻo A5)

42

Hình 2.4

Pha liên kim β (Al-Fe-Si) có dạng hình tấm thô làm giảm đáng kể cơ tính

42

Hình 2.5

Tổ chức dạng hạt và nhánh cây trong mẫu hợp kim A356 khi làm nguội với
tốc độ 0,6 oC/s

43

Hình 2.6

Tổ chức của mẫu hợp kim A356 được làm nguội với tốc độ 0,6 oC/s (quan
sát vùng cùng tinh)

43

Hình 2.7


Sơ đồ phương pháp đo ghi 2 điểm

46

Hình 2.13

Kết quả đo ghi và phân tích nhiệt độ

46

Hình 2.14

Sơ đồ quá trình mô phỏng số

47

Hình 2.15

Hiển vi quang học Leica DM4000M

48

Hình 2.16

Thiết bị thử kéo MTS 809

49

Hình 3.1



Hình 3.6

Máy phân tích nhiệt vi sai DTA

53

Hình 3.7

Đường cong phân tích nhiệt của hợp kim A356

54

Hình 3.8

Mặt cắt giản đồ pha của hệ hợp kim A356

54

Hình 3.9

Các công nghệ bán lỏng có thể được thực hiện trên cơ sở tỷ phần pha rắn
nhất định

56

Hình 3.10

Giản đồ pha trong trường hợp đông đặc cân bằng



Tỷ phần pha rắn với những chế độ công nghệ khác nhau

60

Hình 3.17

Ảnh hưởng của tốc độ nguội đến sự hình thành tổ chức hợp kim

61

Hình 3.18

Sơ đồ bố trí cặp nhiệt

62

Hình 3.19

Kết quả đo nhiệt độ cho hơp kim A356 và 6061 cùng chế độ công nghệ

63

Hình 3.20

Tốc độ nguội của hợp kim A356 điền đầy khuôn ở nhiệt độ bán lỏng

63

Hình 3.13

Tốc độ đông đặc của hợp kim A356 trong những điều kiện công nghệ khác
nhau
Bản vẽ tổng thể thiết bị đúc lưu biến liên tục

66

Hình ảnh tổng thể máy đúc lưu biến liên tục nhìn ngang (ảnh trên) và nhìn
từ trên xuống (ảnh dưới)

70

8

66
67
67
68
69


Hình 4.3

Cụm đúc lưu biến

71

Hình 4.4

Cụm ổn nhiệt


Hình 4.10

Mô hình dòng chảy và phần tử khối hữu hạn

74

Hình 4.11

Các dạng lưới cơ bản được dùng trong FLUENT

75

Hình 4.12

a) Sơ đồ công nghệ đúc và hình học mặt cắt vùng làm nguội

77

Hình 4.12

b) Mô hình chia lưới ABAQUS

78

Hình 4.13

Mô hình chia lưới GAMBIT

78


Hình 4.17

Tỉ phần pha lỏng tại các tốc độ con lăn khác nhau

86

Hình 4.18

Phân bố nhiệt độ tại các mặt cắt

87

Hình 4.19

Phân bố tỷ phần pha lỏng tại các mặt cắt

88

Hình 4.20

Ảnh kiểm soát nhiệt độ kim loại, bể chứa và con lăn

91

Hình 4.21

91

Hình 4.22


Hình 4.27

Hình ảnh tấm hợp kim A356 sau đúc lưu biến liên tục có bề mặt nhẵn

94

Hình 5.1

Tổ chức tế vi của hợp kim A356 trong trường hợp đúc thông thường

95

Hình 5.2

Ảnh hiển vi điện tử quét mẫu 675-45-300

96

Hình 5.3

Ảnh hiển vi điện tử quét mẫu 625-45-300

96

Hình 5.4

Ảnh hiển vi điện tử quét mẫu 650-45-300

96



Hình 5.9

Ảnh tổ chức tế vi của hợp kim khi rót ở 650 oC

98

o

Hình 5.10

Ảnh tổ chức tế vi của hợp kim khi rót ở 625 C

99

Hình 5.11

Thông số hình dạng của các hình khác nhau

99

Hình 5.12

Thông số hình dạng của các hạt tinh thể

100

Hình 5.13

Ảnh hiển vi điện tử quét của mẫu 650-60-300

Tổ chức tế vi của tấm dày 3 mm

104

Hình 5.19

Tổ chức tế vi của tấm dày 5 mm

104

Hình 5.20

Mẫu hợp kim A356 thử kéo

105

Hình 5.21

Đường cong thử kéo mẫu số 6

105

Hình 5.22

Đồ thị so sánh giới hạn bền kéo của các mẫu hợp kim A356

106

Hình 5.23



Sơ đồ mô tả hướng truyền nhiệt phụ và tính không đẳng hướng của tổ chức
tế vi

110

10


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Phương pháp đúc thỏi, sau đó cán tạo tấm truyền thống tốn nhiều thời gian và chi phí,
tốc độ nguội thấp nên tổ chức hạt thô to. Nếu đúc tấm mỏng thì tốc độ nguội cao hơn, vì
vậy phương pháp đúc tấm mỏng ngày càng phát triển trên thế giới.
Như đã biết, có thể tăng cơ tính của hợp kim bằng cách thay đổi hình thái của tổ chức tế
vi hợp kim từ dạng nhánh cây sang dạng cầu. Ngày này có nhiều phương pháp cầu hóa
khác nhau, một trong nhưng phương pháp đó là phương pháp đúc lưu biến được các nhà
khoa học quan tâm nhiều. Đó là dạng tạo hình vật liệu ở trạng thái hỗn hợp rắn-lỏng, đã
được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng khá sớm trên thế giới và sau đó ở Việt Nam, đầu
tiên trong kỹ thuật luyện kim bột, sau đó là kỹ thuật đúc. Trong kỹ thuật đúc thì phương
pháp này gọi là đúc bán lỏng được nghiên cứu mạnh trong vài thập niên qua và gần đây
được triển khai tương đối có hệ thống tại trường ĐHBK Hà Nội với tên gọi là đúc lưu biến.
Công nghệ đúc lưu biến liên tục là một công nghệ mới và tiên tiến, kết hợp giữa đúc lưu
biến và đúc liên tục, không những tạo ra được sản phẩm tấm, mà vật đúc chế tạo bằng cách
này có chất lượng tốt nhờ có tổ chức hạt gần cầu, tránh được các khuyết tật đúc, cơ tính và
tính công nghệ được cải thiện. Ngoài ra, tấm đúc có thể được dùng như một thành
phẩm/bán thành phẩm, giúp giảm thiểu các bước công nghệ tiếp theo như cán, ép…, do đó
giảm tổn hao năng lượng và thân thiện môi trường.
Nghiên cứu về công nghệ đúc lưu biến liên tục sử dụng máng nghiêng và con lăn làm
nguội được công bố đầu tiên bởi Toshio Haga [29] có sử dụng 2 con lăn cùng kích thước.

cho luận án NCS.

2. Mục đích của đề tài
- Khảo sát và xác định các thông số cơ bản của quá trình đông đặc của hợp kim A356 làm cơ sở
cho việc nghiên cứu công nghệ đúc lưu biến liên tục.
- Xác định thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục áp dụng cho hợp kim nhôm A356
đạt yêu cầu tổ chức tế vi hợp kim có dạng phi nhánh cây, kích thước nhỏ mịn và cơ tính
được cải thiện.
- Ổn định và triển khai áp dụng công nghệ để chế tạo tấm mỏng từ hợp kim nhôm đa
ứng dụng trong công nghiệp và đời sống.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: hợp kim nhôm A356 được lựa chọn là đối tượng nghiên cứu
công nghệ đúc lưu biến liên tục và làm cơ sở cho việc áp dụng chế tạo tấm hợp kim nhôm.
- Phạm vi nghiên cứu: quá trình nghiên cứu thực nghiệm phương pháp đúc lưu biến liên
tục và áp dụng chế tạo tấm hợp kim nhôm A356 được thực hiện trong phạm vi phòng thí
nghiệm.

4. Nội dung nghiên cứu
- Tổng hợp, đánh giá tình hình nghiên cứu và ứng dụng công nghệ đúc lưu biến liên tục
cho hợp kim A356 để lựa chọn những vấn đề công nghệ cần hoàn thiện/phát triển.
- Tìm hiểu, phân tích và xác định cơ sở lý luận của công nghệ đúc lưu biến liên tục cho
hợp kim A356 để thực hiện nghiên cứu cơ bản về hợp kim A356.
- Mô hình hóa và mô phỏng số quá trình đông đặc khi đúc lưu biến liên tục hợp kim
A356 gồm 2 giai đoạn: đúc lưu biến và đúc liên tục.
- Xác định các thông số công nghệ cơ bản của quá trình đúc lưu biến – liên tục.

5. Phương pháp nghiên cứu
- Thu thập, tổng hợp các tài liệu đã có về công nghệ bán lỏng của các tác giả trong và
ngoài nước. Lập luận tổng quan, đánh giá và lựa chọn phương án (công nghệ, thiết bị, vật


7. Những điểm mới của luận án
- Đã ứng dụng kỹ thuật đo 2 điểm và quy tắc đòn bẩy không cân bằng để xác định các thông số
quan trọng của quá trình đông đặc như tỷ phần pha rắn, tốc độ nguội, tốc độ đông đặc.
- Đã phát hiện sự đổi dấu của tốc độ nguội khi đúc lưu biến chứng tỏ sự tạo mầm mãnh liệt.
- Đã mô phỏng quá trình đúc lưu biến liên tục theo 2 giai đoạn (đúc lưu biến và đúc liên tục), phát
hiện sự liên hệ giữa tỷ trọng và độ cứng, tổ chức và tốc độ nguội, nhờ đó các kết quả mô phỏng là cơ
sở tin cậy để hoàn thiện công nghệ.
- Đã phát hiện sự phụ thuộc rõ rệt của tổ chức vào tốc độ nguội, đặc biệt trong trường hợp tấm
mỏng (2 mm).
- Đã phát hiện sự sai khác không đáng kể về cơ tính theo chiều ngang và chiều dọc tấm, chứng tỏ
hướng truyền nhiệt chính là về phía các con lăn.
- Cuối cùng, đã thực hiện thành công công nghệ đúc lưu biến liên tục để đúc tấm mỏng - là công
trình nghiên cứu đầu tiên và duy nhất tại Việt nam cho đến thời điểm này.
13


8. Bố cục của luận án
Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và Phụ lục, luận án gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Đối tượng, phương pháp và thiết bị nghiên cứu
Chương 3: Nghiên cứu cơ bản về hợp kim nhôm A356
Chương 4: Nghiên cứu công nghệ đúc lưu biến liên tục
Chương 5: Khảo sát ảnh hưởng của các thông số công nghệ đúc lưu biến liên tục đến tổ
chức và cơ tính của hợp kim A356

14


CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

Công nghệ bán lỏng đang cạnh tranh với các công nghệ khác trong công nghiệp quốc
phòng, hàng không vũ trụ và công nghiệp ô tô, xe máy (chế tạo phần lớn các chi tiết máy).
Ở châu Âu, các hệ thống giảm xóc, các loại rầm chia động cơ và thanh ngang trong hệ
thống cấp dầu của bộ nổ đang được chế tạo bằng công nghệ này. Ở Mỹ, đó là các chi tiết
máy cho xe leo núi và xe trượt tuyết. Còn ở châu Á lại tập trung vào sản xuất các chi tiết
trong công nghiệp điện tử như vỏ máy tính xách tay và các hộp điện, nhất là bằng hợp kim
magiê nhờ đúc xúc biến (thixomolding). Hình 1.3 [10] cho thấy một số chi tiết được sản
xuất bằng phương pháp tạo hình bán lỏng xúc biến (thixoforming) tại công ty Stampal cho
xe ô tô Alfa.

 
Hình 1.3. Các chi tiết ô tô Alfa của công ty Stampal:
a) Thanh đỡ sau nặng 8,7 kg, hợp kim A357;
b) Khớp nối, làm bằng hợp kim A357 thay cho gang 

1.1.1. Các biện pháp tạo tổ chức dạng hạt cầu (phi nhánh cây)
a. Khuấy thuỷ động từ (Magnetohydrodynamic stiring-MHD): Đó là việc khuấy bằng
trường điện từ (và như vậy không làm nhiễm bẩn, không cuốn khí và cánh khuấy không bị
mòn như trong trường hợp khuấy cơ học) ở trạng thái bán lỏng để bẻ gãy các nhánh cây.
Nhiều chi tiết bằng hợp kim nhôm được sản xuất cho đến nay sử dụng MHD do hãng
Pechiney và SAG cung cấp. Có một số vấn đề còn tồn tại trong phương pháp này, thí dụ sự
không đồng đều về hình dạng và hạt cầu không hoàn toàn tròn mà vẫn còn dư một số tinh
thể dạng “hoa hồng” [13,18,20,36,38,41,46,63,65,69].
16


b. Phun bột (Spray forming): Là một phương pháp tương đối đắt, dùng để chế tạo các
hợp kim không thể chế tạo bằng con đường khác, thí dụ hợp kim Al-Si với trên 20 % Si.
Phun bột cho phép nhận được tổ chức nhỏ mịn, đều trục. Khi nung nóng lại đến nhiệt độ
bán lỏng thì đây là tổ chức tốt nhất cho quá trình tạo hình xúc biến [6,12,62].

Đây là sự phối hợp giữa khuấy và đúc gần nhiệt
độ đông đặc (hình 1.4) [1]. Trục khuấy cũng có
tác dụng làm nguội khi được đưa vào kim loại
lỏng có nhiệt độ cao hơn đường lỏng đôi chút.
Sau khi khuấy vài giây, nhiệt độ kim loại lỏng hạ
xuống mức ứng với tỷ phần pha rắn khoảng vài
phần trăm và trục khuấy được rút ra [19,47,58].

Bước 2

Bước 3

Đường lỏng

Thời gian

Hình 1.4. Phương pháp MIT mới [1]

17


h. Chuyển biến nhiệt bán lỏng (Semi-Solid Thermal Transformation - SSTT): Cấu trúc
hạt cầu có thể đạt được bằng cách nung nóng tổ chức nhánh cây tới nhiệt độ bán lỏng trong
một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên kích thước hạt nhận được hơi thô (≈ 100 μm).
Trong các phương pháp trên thì các phương pháp a, c, d, e, h thuộc về dạng công nghệ
bán lỏng.
1.1.2. Các dạng công nghệ bán lỏng
Có 2 họ công nghệ chính là lưu biến (rheo-) và xúc biến (thixo-).
a. Phương pháp đúc lưu biến
(rheocasting) dùng cách khuấy hợp kim

giữ ở nhiệt độ này.
18


d) Rót kim loại vào xylanh máy ép áp lực cao để chế tạo chi tiết. Quá trình điền đầy
khuôn diễn ra chậm chạp và theo hướng từ dưới lên tương tự như đúc áp lực thấp. Kiểu
điền đầy khuôn này sẽ tạo ra chế độ chảy tầng trong khuôn và không khí sẽ bị đẩy ra khỏi
hốc khuôn, tránh được hiện tượng rỗ khí.
Công nghệ này được áp dụng để đúc các hợp kim màu có nhiệt độ nóng chảy thấp. Đặc
điểm nổi bật nhất của đúc lưu biến là tạo ra được tổ chức kim loại dạng cầu hoặc gần cầu.
Bởi vậy, cơ tính của vật liệu được cải thiện rõ rệt.

Hình 1.6. Sơ đồ nguyên lý phương pháp New Rheocasting (NRC)[11]

b. Họ công nghệ xúc biến (Thixo-) có:
Đúc xúc biến/Thixocasting/Thixomolding: Hợp kim ban đầu ở trạng thái rắn được xử lý
sao cho khi đạt được trạng thái bán lỏng thì tổ chức của nó là phi nhánh cây. Khi “rót”
khuôn thì tỷ phần pha rắn là khoảng 50 %. Đây là một phương pháp được hãng Magnetti
Marelli ở Ý áp dụng để chế tạo ray nhiên liệu.
Tạo hình xúc biến/Thixoforming là một phương pháp mà ở đó vật liệu phù hợp được
nung tới trạng thái bán lỏng và được ép vào khuôn. Thông thường tỷ phần pha lỏng chiếm
30-50 % trước khi được ép vào khuôn. Quá trình này được hãng Stampal (Ý) sử dụng để
đúc các chi tiết ô tô, xe máy. Nó cũng được hãng Vforge, US sử dụng để đúc xi lanh, van
trong hệ thống phanh, bơm
trong ô tô, v.v.. (hình 1.7 [26]).
Dập xúc biến/Thixoforging
là một quá trình mà ở đó phôi
thích hợp được nung tới trạng
thái bán lỏng và được đặt giữa
hai nửa khuôn. Hai nửa khuôn

- Điền đầy khuôn êm, không cuốn khí và rỗ co nhỏ làm cho các vật đúc được xít chặt và
toàn vẹn (kể cả các vùng thành mỏng), cho phép áp dụng phương pháp này cho hợp kim
bền cao có thể nhiệt luyện được.
- Nhiệt độ xử lý thấp hơn làm giảm sốc nhiệt cho khuôn, kéo dài tuổi thọ khuôn và cho
phép sử dụng các vật liệu làm khuôn phi truyền thống, cho phép chế tạo các loại hợp kim
có nhiệt độ nóng chảy cao như thép dụng cụ và stellite (hợp chất của coban, crôm,
vonfram, molipđen) thường khó tạo hình bằng các phương pháp khác.
- Giảm va đập giữa dòng kim loại với khuôn nên có khả năng chế tạo khuôn bằng phương
pháp tạo mẫu nhanh (Rapid prototyping).
20


- Tổ chức nhỏ mịn, đồng đều nên các tính chất được cải thiện.
- Sự giảm độ co khi đông đặc làm cho kích thước chính xác hơn, giảm bớt các nguyên
công gia công cơ khí, giảm chi phí gia công cơ và chi phí vật liệu.
- Chất lượng bề mặt thích hợp với việc mạ.
e. Nhược điểm
- Chi phí nguyên liệu ban đầu có thể cao và số lượng các nhà cung cấp là hạn chế.
- Sự hiểu biết và kinh nghiệm về công nghệ này vẫn cần tiếp tục hoàn thiện để có thể dễ
dàng ứng dụng nó cho các chi tiết mới.
- Điều này dẫn đến chi phí chế tạo khuôn cao hơn. Đòi hỏi nhân lực có trình độ và tay
nghề cao hơn so với các phương pháp công nghệ truyền thống.
- Kiểm soát nhiệt độ: Tỷ phần pha rắn và độ nhớt ở trạng thái bán lỏng rất phụ thuộc vào
nhiệt độ. Hợp kim có khoảng kết tinh hẹp đòi hỏi phải được khống chế nhiệt độ chính xác.
Hàng triệu chi tiết đã được chế tạo hàng năm bằng công nghệ bán lỏng. Các chi tiết
bằng hợp kim nhôm được chế tạo bởi phương pháp tạo hình xúc biến và NRC, phục vụ cho
công nghiệp ô tô, xe máy. Đúc xúc biến được ứng dụng ở Nhật để chế tạo các chi tiết nhẹ
bằng hợp kim magiê như vỏ điện thoại di động, máy tính xách tay, camera.
Một số phương án công nghệ đang xuất hiện (thí dụ, quá trình MIT mới). Hiện nay các
nghiên cứu tập trung vào việc phát triển khả năng tạo ra các hợp kim đúc có đặc tính cao.

trực tiếp ứng suất chảy trong hợp kim Sn-15%Pb. Họ đã phân biệt giữa ứng suất chảy tĩnh
khi chất lỏng ở trạng thái nghỉ trước khi chịu ứng suất cắt và ứng suất chảy động khi chất
lỏng chịu cắt liên tục. Kết quả đựơc thể hiện trên hình 1.11 [28]. Có thể thấy ứng suất chảy
tăng khi thời gian nghỉ trước biến dạng tăng do sự tăng mức độ kết tụ.

Phi Newton
Vật liệu Newton

Phi Newton

Phi Newton

Phi Newton

Hình 1.10. Quan hệ ứng suất cắt-tốc độ cắt và độ nhớt-tốc độ cắt
đối với một số dạng hành vi lưu biến [28]

Hình 1.11. Ứng suất cắt sau những quãng nghỉ khác nhau (tr) đối với hợp kim Sn-15%Pb.
a) Quan hệ giữa ứng suất cắt và góc biến dạng; b) Quan hệ giữa ứng suất chảy và thời gian nghỉ.
Nhiệt độ 195 oC, tỷ phần pha rắn 0,5; tốc độ nguội 1 oC / phút [28]

22