Tóm tắt Luận án Nghiên cứu phát triển công nghệ đúc lưu biến - áp lực (rheo - Diecasting) cho hợp kim nhôm A356

ép giảm chi phí đầu tư ban đầu nếu ứng dụng 
7 
trong công nghiệp và làm cho quá trình sản xuất trở nên linh hoạt (có 
thể chỉ đúc áp lực hoặc kết hợp giữa đúc áp lực với đúc bán lỏng). 
Chương 2 
CƠ SỞ LÝ THUYẾT 
2.1. Ảnh hưởng của áp lực đến tổ chức và tính chất của hợp kim 
Các quá trình liên quan tới sự kết tinh và đông đặc dưới áp lực có 
thể chia thành 3 loại: 
- Áp lực dưới 200 MPa, được ứng dụng trong công nghiệp chủ yếu 
nhằm thay đổi hệ số trao đổi nhiệt giữa kim loại đang đông đặc và 
khuôn, đồng thời làm giảm độ xốp trong vật đúc. 
- Áp lực tới 3 GPa, tác động tức thời (trong khoảng 0,2s) nhằm tạo ra 
quá nguội và quá trình kết tinh nhanh sau đó. 
2.1.1. Ảnh hưởng của áp lực đến các tính chất nhiệt lý 
Áp lực đặt lên kim loại lỏng trong quá trình kết tinh có ảnh hưởng 
đáng kể tới các thông số nhiệt lý như nhiệt độ nóng chảy, hệ số dẫn 
nhiệt, nhiệt dung riêng, ẩn nhiệt nóng chảy v.v 
2.1.2. Ảnh hưởng của áp lực đến cân bằng pha 
Sự thay đổi nhiệt độ nóng chảy (kết tinh) của kim loại và hợp 
kim là một trong những biểu hiện của ảnh hưởng của áp lực tới cân 
bằng pha. Ở đây không những có thay đổi về lượng, mà còn có thay 
đổi về chất: có thể xuất hiện các pha mới hoặc thay đổi tính chất các 
pha cũ. Việc nghiên cứu giản đồ pha có xét tới áp suất có một ý 
nghĩa thực tiễn to lớn trong việc tìm ra các hợp kim mới hoặc biến 
tính các hợp kim cũ: áp lực có thể làm thay đổi đáng kể giản đồ trạng 
thái, dịch chuyển các đường chuyển pha, hình thành các pha hoặc 
vùng pha. Bởi vậy bằng cách tác động áp lực lên kim loại trong quá 
trình kết tinh có thể làm thay đổi tổ chức, cơ tính và các tính chất 
khác của chúng. 
2.1.3. Ảnh hưởng của áp lực tới các thông số của quá trình kết tinh 
Quá trình kết tinh bắt đầu từ việc hình thành các mầm kết tinh 
và sau đó là sự phát triển của chúng. Động học quá trình chuyển pha 
ở đây có thể được đánh giá theo 2 thông số: số lượng mầm được hình 
thành trong một đơn vị thể tích sau một đơn vị thời gian (tốc độ tạo 
mầm) và tốc độ phát triển của mầm. Việc phân tích phương trình 
VdpT
dT
rth
 2 cho thấy, có thể làm giảm kích thước tới hạn của mầm 
8 
kết tinh không chỉ bằng cách giảm sức căng bề mặt và tăng độ quá 
nguội T, mà còn bằng cách tăng áp suất bên ngoài tác động lên kim 
loại trong quá trình đông đặc, dp. Ngoài ra sự tăng áp suất, tương tự 
như tăng độ quá nguội, có thể làm tăng tốc độ tạo mầm, một thông số 
quan trọng của quá trình kết tinh. 
2.1.4. Những thay đổi về cấu trúc của kim loại và hợp kim khi kết tinh 
dưới áp lực 
Khi kim loại, hợp kim kết tinh và đông đặc dưới áp lực thì trong 
tổ chức và cấu trúc của nó có thể xảy ra những thay đổi sau: 
- Kích thước trung bình của hạt giảm, thành phần và sự phân bố pha 
thay đổi, giảm kích thước tới hạn của mầm và tăng số lượng mầm, 
tăng độ đồng nhất về thành phần do giảm mức độ thiên tích nội hạt, 
tăng mật độ lệch. 
Các yếu tố ở các mức độ khác nhau có ảnh hưởng tốt đến việc cải 
thiện tổ chức của hợp kim, qua đó cải thiện tính chất của chúng. 
2.2. Đặc điểm của quá trình điền đầy khuôn trong đúc áp lực 
Trong quá trình đúc áp lực, kim loại điền đầy khuôn với vận tốc 
cao. Vận tốc nạp dao động trong khoảng 0,5 – 120 m/s; khuôn được 
điền đầy trong khoảng vài phần mười, thậm chí là vài phần trăm 
giây, cho phép chế tạo những vật đúc có thành rất mỏng với bề mặt 
nhẵn đẹp. 
Tính chất dòng chảy của kim loại trong khuôn có thể chia thành 3 
loại: chảy tầng, chảy rối và chảy phân tán và phụ thuộc vào: vận tốc 
nạp; tương quan giữa chiều dày rãnh dẫn và chiều dày thành vật đúc; 
độ nhớt và sức căng bề mặt của kim loại lỏng; các điều kiện trao đổi 
nhiệt giữa kim loại lỏng và thành khuôn. 
2.3. Mô hình dòng chảy và phương pháp tính toán động lực học 
chất lỏng 
Phương pháp tính toán động lực học chất lỏng là phương pháp mô 
phỏng dòng chảy chất lỏng, truyền nhiệt, truyền khối, phản ứng hóa 
học, và các hiện tượng liên quan bằng cách giải các phương trình 
toán học bằng phương pháp số. 
2.4. Mô hình k- 
Mô hình k- có ba mô hình đó là tiêu chuẩn, RNG và 
Realizable. Cả ba mô hình này đều tương tự như nhau với những 
phương trình cần bằng cho k và . 
9 
2.5. Cơ sở lý thuyết về lưu biến 
Trong chất lỏng Newton, ứng suất cắt tỷ lệ với tốc độ cắt và hệ số 
tỷ lệ là độ nhớt. Chất lỏng thixotropic là chất lỏng phi Newton, tức là 
ứng suất cắt không tỷ lệ với tốc độ cắt. Độ nhớt khi đó được gọi là 
độ nhớt biểu kiến và phụ thuộc vào tốc độ cắt và tỷ phần pha rắn. Vật 
liệu có đặc tính thixotropic có đặc tính: độ nhớt giảm khi bị khuấy và 
tăng ở trạng thái nghỉ. Phần lớn kim loại là vật liệu thixotropic (còn 
được gọi là shear thinning, tức là mỏng ra khi cắt). 
2.6. Cơ sở lý thuyết về quá trình tạo mầm 
Quá trình đông đặc đòi hỏi sự sắp xếp lại nguyên tử từ trật tự gần 
sang trật tự xa. Tạo mầm là quá trình quyết định ở giai đoạn đầu của 
sự đông đặc và rất nhanh chóng dẫn đến sự hình thành số hạt tinh thể 
cuối cùng. Bởi vậy, các điều kiện dẫn tới sự tạo mầm là vô cùng 
quan trọng và quyết định đặc tính của tổ chức kim loại. Có hai loại: 
tạo mầm nội sinh (đồng thể) và tạo mầm ngoại sinh (dị thể). Trong 
nghiên cứu này chủ yếu quan tâm đến tạo mầm dị thể do trong quá 
trình tạo mầm dị thể hàng rào năng lượng của quá trình tạo mầm thấp 
hơn nhiều so với tạo mầm đồng thể và được đánh giá qua hàm f( ), 
trong đó là góc thấm ướt giữa mầm dị thể và pha rắn. 
2.7. Đặc điểm của hợp kim Al-Si 
Hợp kim nhôm-silic còn gọi là silumin là họ hợp kim được 
dùng nhiều nhất, bởi có tỉ bền cao, trọng lượng riêng nhỏ, khả năng 
dẫn nhiệt tốt (151 163 W/mK), giãn nở nhiệt nhỏ, chống ma sát tốt 
và chịu được nhiệt độ cao. Theo giản đồ trạng thái, ta thấy về tổ 
chức, silumin có các thành phần như sau: 
- : dung dich rắn, hoà tan ít silic. 
- [ + cùng tinh ( + Si)]: hợp kim silumin trước cùng tinh. 
- Cùng tinh ( + Si) gồm có những hạt Si hình kim trên nền . 
- Sau cùng tinh [Si1(thô to) + cùng tinh ( + Si)]. 
Chương 3 
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 
3.1. Đối tượng nghiên cứu 
Đối tượng nghiên cứu của luận án là hợp kim nhôm A356. 
Hợp kim A356 có thành phần như trong bảng 3.1. 
Bảng 3.1 Thành phần hợp kim A 356 
10 
Ng tố Cu Mg Mn Si Fe Zn Ti 
% 0,2 0,25-0,45 0,1 6,5-7,5 0,2 0,1 0,2 
3.2. Phương pháp nghiên cứu 
- Nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, 
các tài liệu đã công bố kết hợp với thực tế về công nghệ đúc “Lưu 
biến- áp lực”. 
- Nghiên cứu mô phỏng bằng các phần mềm MAGMAsoft và 
ANSYS 
- Nghiên cứu thực nghiệm trên mẫu: 
+ Chế tạo các mẫu thử bằng phương pháp công nghệ “Lưu 
biến- áp lực” 
+ Kiểm tra cơ, lý, tính và đánh giá các mẫu thử đã được chế 
tạo bằng phương pháp công nghệ “Lưu biến- áp lực”. 
Chương 4 
THỰC NGHIỆM 
4.1. Tính toán thiết kế công nghệ khuôn đúc lưu biến- áp lực 
4.1.1. Tính toán rãnh dẫn 
Áp dụng công thức 
* *
vd p
r
m n d
m m
f
v t 
 [7], ta tính toán được tổng diện 
tích rãnh dẫn: Trong đó: tdd=0,066s (Lnạp =0,1m; v2= 1,5m/s); ρm= 
2.670 kg/m
3
; mp=0,07kg; mvd=0,3kg. 
Lựa chọn Vnap = 5m/s (đối với đúc hợp kim cơ sở nhôm bán lỏng Vnap 
thông thường nằm trong khoảng từ 2-8m/s). 
Thay các thông số vào công thức 4.1 ta được fd [7]: 
29,000419,0
066,0*5*2670
07,03,0
mfd 
Như vậy diện tích rãnh dẫn là fd = 420 mm
2
; (diện tích miệng phun 
chỗ thắt) 
Như vậy, từ diện tích rãnh dẫn đã tính được fd = 420 mm
2
, tiết diện 
rãnh dẫn cho mỗi mẫu thử là: 420/4=105 mm2. 
4.2.2. Tính toán hệ thống thông hơi cho khuôn Lưu biến- áp lực 
Áp dụng công thức thực nghiệm [7]; và tính toán được fh như sau: 
1.43 1.71
dd
* *
0.65* *
* *
k vd k
h
k
V T
f g
p t
11 
Ta có: Vvđ = 280*10
-6
m
3
; Tk = 883
o
K; Thời gian điền đầy tdd = 
0,066s; áp suất khí trong khuôn pk = 0,16MPa = 16.315,5kg/m
2,đổi 
1MPa = 101.971,6 kg/m
2
; (pk: lấy theo thực nghiệm); gia tốc trọng 
trường g=9,81m/s2; ρk = 0,04 (theo bảng 4.2 [7]) ta có fh[7]: 
26
71,143,1
6
10*8,7
6,1
1
6,1
1
*066,0*5,16315
883*10*280*04,0
81,9*65,0 mfn
Như vậy tổng thiết diện rãnh hơi là fh = 7,8 mm
2
, tiết diện rãnh hơi 
cho mỗi mẫu thử là: 7,8/4=1,95 mm2. 
Lựa chọn tiết diện một rãnh hơi là: 3,9x0,5mm. 
4.2. Mô phỏng số quá trình công nghệ đúc Lưu biến- áp lực 
Sử dụng phương pháp tính động lực học dòng chảy (CFD) để mô 
phỏng quá trình kết tinh của hợp kim nhôm A356 trong công nghệ 
đúc lưu biến- áp lực. 
Phần mềm MAGMA mô phỏng vận tốc dòng chảy của hợp kim 
nhôm trong hốc khuôn. Phần mềm ANSYS để tính toán và đưa ra 
phân bố trường nhiệt độ và tỷ phần pha ở các thời điểm áp suất ép 
tĩnh khác nhau. 
4.2.1. Mô hình vật liệu 
Bảng 4.3. Các thông số nhiệt lý của vật đúc 
Vật đúc: Hợp kim nhôm A 356 
 Rắn Lỏng 
Nhiệt độ (oK) Ts =828 Tl= 888 
Khối lượng riêng D (kg/m3 ) 2700 2380 
Nhiệt dung đẳng áp Cp (j/kg.k ) 900 1200 
Độ dẫn nhiệt λ (w/m.k) 126 94 
Ẩn nhiệt kết tinh L (j/kg ) 389000 
Độ nhớt η (kg/m.s) 0,1492 (600oC) 
Bảng 4.4. Các thông số nhiệt lý của khuôn kim loại 
Khuôn thép 
Khối lượng riêng D( kg/m3 ) 7500 
Nhiệt dung riêng Cp( j/kg.k ) 690 
Độ dẫn nhiệt λ (w/m.k) 35 
4.2.2. Thông số công nghệ 
 Vận tốc kim loại qua rãnh dẫn là vk = 5m/s 
 Áp suất ép tĩnh: 185÷205 MPa 
 Nhiệt độ rót: Tr = 883
 o
K 
12 
 Nhiệt độ ban đầu khuôn: Tk = 433 
o
K 
4.3. Thực nghiệm nấu luyện hợp kim nhôm A356 
4.3.1. Chuẩn bị chất sơn bảo vệ nồi nấu 
Thành phần nước sơn: 130 gr ZnO, 63 cm3 nước thuỷ tinh, 25 gr 
bột amiăng hoà với 1 lít nước. 
4.3.2. Chuẩn bị chất sơn dụng cụ (gáo múc, chụp khử khí, que khuấy) 
- Thành phần nước sơn: 60% ZnO, 4% sét bentônít, 36% nước 
- Cách trộn: Cho nước vào thùng, cho bột ZnO vào trộn đều, sau 
đó cho bột bentônít vào trộn đều. 
4.3.3. Chuẩn bị nồi nấu 
Nồi nấu được làm bằng gang. Để tránh tạp chất xâm nhập vào 
hợp kim nhôm, phải đảm bảo nồi luôn sạch và phải được quét lớp 
sơn bảo vệ trước mỗi mẻ nấu. 
4.3.4. Chuẩn bị vật liệu: 
- Phối liệu mác hợp kim nhôm A356 gồm: Al (99,75%), hợp kim 
trung gian Al-Mg (70-30), hợp kim trung gian Al-Si (50-50), hợp 
kim trung gian Al-Ti (80-20). 
- Vật liệu phải sạch, không được dính dầu mỡ. Đối với liệu ẩm 
cần sấy khô bằng cách gác liệu trên miệng lò trước khi bỏ vào nấu. 
4.3.5. Chuẩn bị chất biến tính, tinh luyện 
- Thành phần muối khử khí: 70% NaCl, 30% KCl. 
- Thành phần muối biến tính: 62,5% NaCl; 12,5% KCl; 25% NaF. 
4.3.6. Nấu luyện và biến tính hợp kim nhôm đúc áp lực 
Khi kim loại lỏng đã đạt nhiệt độ khoảng 730÷750oC, tiến hành 
khử khí biến tính theo quy trình công nghệ. Khi kim loại lỏng đạt 
nhiệt độ khoảng 700÷730oC, cho hợp kim trung gian Al-Ti (80-20) 
vào nồi lò dùng que khuấy có chụp dìm xuống sát đáy nồi, cho hợp 
kim trung gian Al-Mg (70-30) vào nồi lò ở nhiệt độ khoảng 
670÷690
o
C. Kết thúc quá trình hợp kim hóa, hạ nhiệt độ kim loại 
lỏng xuống 650-660oC để chuẩn bị cho quá trình chế tạo hợp kim 
nhôm A356 bán lỏng. 
4.4. Thực nghiệm chế tạo phôi mẫu đúc lưu biến- áp lực 
4.4.1. Chuẩn bị thiết bị khuấy bán lỏng 
- Kiểm tra hoạt động của các can nhiệt, đồng hồ hiển thị,... lắp trục 
khuấy graphite 
- Kiểm tra hoạt động của thiết bị khuấy ở chế độ vận hành bằng tay. 
- Kiểm tra hoạt động của thiết bị ở chế độ tự động. 
13 
Quá trình khuấy bán lỏng được 
thực hiện bán tự động, được 
trình bày trên hình 4.3. Kim loại 
lỏng được rót vào gầu rót (1) 
đặt trong bình ổn nhiệt (2). Đặt 
can nhiệt (3) vào khoảng giữa 
trục graphite với thành gầu rót. 
Quy trình khuấy được đặt tự 
động như sau: 
1) Khi nhiệt độ kim loại lỏng 
trong gầu rót (1) đạt 6250C thì 
động cơ (4) sẽ hoạt động dịch 
chuyển trục khuấy xuống dưới 
và dừng chuyển động khi chạm 
vào công tắc hành trình (7). 
2) Đồng thời động cơ (5) sẽ hoạt 
động với tốc độ quay của trục 
khuấy Ø30mm (6) là 200 vòng/phút. 
3) Khi nhiệt độ trong gầu rót (1) đạt nhiệt độ là 6100C thì động cơ (5) 
sẽ dừng hoạt động, động cơ (4) sẽ được kích hoạt để dịch chuyển 
trục khuấy lên trên và dừng dịch chuyển khi chạm vào công tắc hành 
trình (8); thời gian khuấy khoảng 12÷15 giây. 
4) Tiến hành rót ngay lập tức vào buồng nạp máy đúc áp lực. Thời 
gian vận chuyển kim loại từ máy đúc lưu biến sang máy đúc áp lực là 
2-3s. Trong thời gian đó nhiệt độ trong gáo rót giảm 10. 
4.4.2. Chuẩn bị thiết bị đúc áp lực 
- Lắp đặt, thiết lập các chế độ hoạt động của bộ khuôn 
- Tính toán các thông số công nghệ, cài đặt cho máy đúc: lắp bộ 
khuôn, chuẩn bị hỗn hợp sơn tách khuôn, chuẩn bị dầu bôi trơn đầu 
pisttông, lập trình chế độ đúc áp lực, thao tác đúc. 
4.4.3. Chế tạo mẫu thử 
a. Sấy khuôn, sấy buồng ép 
b. Chế tạo hợp kim nhôm A356 bán lỏng 
c. Đúc trên máy áp lực để chế tạo mẫu và sản phẩm. 
Chương 5 
KẾT QUẢ VÀ BÌNH LUẬN 
1 
2 
3 
8 
5 
6 
4 
7 
Hình 4.3. Thiết bị khuấy bán lỏng 
bằng trục graphit 
14 
5.1. Kết quả mô phỏng quá trình điền đầy khuôn 
5.1.1. Kết quả mô phỏng quá trình điền đầy khuôn với tỷ lệ giữa chiều 
dày rãnh dẫn h và chiều dày thành vật đúc H, h/H = 0,5 
Kết quả mô phỏng dòng chảy 
cho mẫu thử khuôn đúc áp lực, 
khi rót hợp kim nhôm A356 ở 
nhiệt độ 6100C, vận tốc dòng 
chảy khoảng 2,1÷2,2m/s (hình 
5.1), dòng kim loại điền đầy tuần 
tự, không xuất hiện dòng chảy 
rối. Khoảng trống không khí 
trong hốc khuôn được thu hẹp 
dần về phía trên cùng của chi 
tiết, không khí được thoát ra 
ngoài thông qua đậu tràn, rãnh 
thoát khí và các chốt đẩy. Đây chính là đặc trưng của đúc lưu biến- 
áp lực: ít xuất hiện các bọt khí nhỏ trong chi tiết đúc nên các sản 
phẩm đúc lưu biến- áp lực có thể nhiệt luyện để cải thiện cơ tính. 
5.1.2. Kết quả mô phỏng quá trình điền đầy khuôn với tỷ lệ giữa chiều 
dày rãnh dẫn h và chiều dày thành vật đúc H, h/H = 0,7 
Kết quả mô phỏng dòng chảy 
cho mẫu thử khuôn đúc áp lực, 
khi rót hợp kim nhôm A356 ở 
nhiệt độ 6100C, tỷ lệ giữa chiều 
dày rãnh dẫn h và chiều dày 
thành vật đúc H, h/H=0,7; vận 
tốc dòng chảy của kim loại trong 
hốc khuôn khoảng 3÷3,6m/s 
(hình 5.2), dòng kim loại điền 
đầy tuần tự, không xuất hiện 
dòng chảy rối. Khoảng trống 
không khí trong hốc khuôn được 
thu hẹp dần về phía trên cùng 
của chi tiết, không khí được thoát ra ngoài thông qua đậu tràn, rãnh 
thoát khí và các chốt đẩy. 
5.1.3. Kết quả mô phỏng quá trình điền đầy khuôn với tỷ lệ giữa chiều 
dày rãnh dẫn h và chiều dày thành vật đúc H, h/H = 0,8 
 Hình 5.2. Vận tốc điền đầy khuôn ở 
thời điểm tỉ lệ điền đầy khuôn 
P=92%, h/H=0,7 
Hình 5.1. Vận tốc điền đầy khuôn ở 
thời điểm tỉ lệ điền đầy khuôn P=84%, 
h/H=0,5 
15 
Khi thay đổi tỷ lệ giữa chiều dày rãnh dẫn h và chiều dày thành 
vật đúc H, h/H, tức là thay đổi tốc độ điền đầy khuôn, tính chất của 
dòng chảy trong quá trình điền 
đầy khuôn cũng thay đổi. Dòng 
chảy tầng có thể đạt được với 
vận tốc nạp tới 5 m/s (hình 5.3), 
một mặt cho phép chế tạo các 
vật đúc thành dầy mà không bị 
rỗ khí, mặt khác cho phép điền 
đầy các vị trí thành mỏng một 
cách rõ nét. 
Kết quả mô phỏng đối với 
chi tiết mẫu thử khi thay đổi tỷ 
lệ h/H, vận tốc dòng chảy tới 
hạn điền đầy trong hốc khuôn là 
dòng chảy tầng như sau: 
- h/H= 0,5; vận tốc dòng chảy khoảng 2,1÷2,2 m/s 
- h/H= 0,7; vận tốc dòng chảy khoảng 3,0÷3,6 m/s 
- h/H= 0,8; vận tốc dòng chảy khoảng 4,8÷5,0 m/s 
Kết quả này có thể làm cơ sở để lựa chọn kiểu dạng rãnh dẫn và 
vận tốc điền đầy trong hốc khuôn cho mỗi loại sản phẩm cụ thể. 
5.2. Kết quả mô phỏng các quá trình truyền nhiệt 
5.1.1. Trường nhiệt độ của vật đúc 
Khi đúc dưới áp suất ép tĩnh là 185 MPa và áp suất 205 MPa, tại 
thời điểm 3s quá trình kết tinh dưới áp lực cao, toàn bộ mẫu thử nhiệt 
độ đồng đều khoảng 5690C gần sát với nhiệt độ đông đặc hoàn toàn. 
Theo tài liệu, tính cho hệ hợp kim Al-Si, nhiệt độ nóng chảy tăng 
6,6.10
-2
0C/MPa, nên khi đúc dưới áp lực cao (185 MPa) nhiệt độ 
nóng chảy của hợp kim Al-Si sẽ tăng lên khoảng 120C. Vì vậy, trong 
khoảng thời gian ép tĩnh 3s, mẫu thử đông đặc hoàn toàn dưới áp lực 
cao, đây chính là đặc trưng của đúc áp lực cao. 
5.2.2. Phân bố nhiệt độ trên mặt cắt và biến thiên nhiệt độ tại các vị trí 
tâm mẫu 
Khi rót kim loại lỏng A356 vào khuôn với nhiệt độ rót là 6100C, với 
áp lực ép tĩnh là 185Mpa ở biểu đồ phân bố nhiệt độ trên các mặt cắt 
hình 5.4 và hình 5.5 ở thời điểm 3s cho thấy đường nhiệt độ đi qua 
các mặt cắt A-A (P1), B-B (P2), C-C (P3) không có sự chênh lệch 
Hình 5.3. Vận tốc điền đầy khuôn ở 
thời điểm tỉ lệ điền đầy khuôn P=95%, 
h/H=0,8 
16 
 nhiệt độ lớn tại các vị trí trên, nhiệt độ đạt khoảng 5690C (8420K). 
Có thể giải thích rằng do tốc độ nguội rất cao (thông thường 
khoảng 103 K/s) nên quá trình đông đặc là không cân bằng, lượng 
pha lỏng còn lại lớn nên việc làm đồng đều hóa nhiệt độ khiến cho 
tinh thể có thể phát triển theo mọi hướng và đây là điều kiện rất quan 
trọng cho việc hình thành các hình thái tinh thể đều trục (equi-axed) 
và cầu tròn. 
Kết luận: Việc phân tích kết quả mô phỏng số quá trình truyền 
nhiệt cho thấy rõ ràng là việc kết hợp giữa đúc lưu biến và đúc áp lực 
là rất thuận lợi: áp lực giúp cho việc hình thành các tinh thể đều trục, 
cầu tròn phi nhánh cây trở nên dễ dàng hơn do sự đồng đều hóa nhiệt 
độ trong toàn bộ thể tích. 
5.3. Tổ chức tế vi của mẫu đúc lưu biến-áp lực 
Hợp kim A356 được nấu luyện trong lò điện trở dung tích 
150kg, nhiệt độ kim loại sau biến tính, khử khí là 6600C. 
Bảng 5.1. Thành phần hóa học của hợp kim A356 
Nguyên tố, % Cu Mg Mn Si Fe Zn Ti Al 
Mác A356 theo 
tiêu chuẩn 
 0,2 
0,25-
0,45 
 0,1 
6,5-
7,5 
 0,2 0,1 0,2 
Còn 
lại 
Mẫu 1 
(phụ lục 1) 
0,0105 0,3684 0,0033 7,1172 0,0490 0,0178 0,1334 
Còn 
lại 
Mẫu 2 
(phụ lục 2) 
0,0171 0,3625 0,0116 7,1458 0,0561 0,0182 0,1271 
Còn 
lại 
Mẫu 3 
(phụ lục 3) 
0,0132 0,4166 0,0118 7,2454 0,0522 0,0317 0,1425 
Còn 
lại 
Hình 5.4. Phân bổ nhiệt độ trên mặt cắt 
của vật đúc tại thời điểm 3s với áp lực 
185MPa, nhiệt độ rót là 6100C 
Hình 5.5. Biến thiên nhiệt độ tại các vị trí 
tâm của vật đúc đến thời điểm 7s với áp 
lực 185MPa, nhiệt độ rót là 6100C 
17 
Trên bảng 5.1 cho thấy, hàm lượng các nguyên tố hợp kim 
chính như Si, Mg, Ti đều nằm trong dải cho phép của tiêu chuẩn của 
hợp kim A356 [36]. 
5.3.1. Sự hình thành pha nền 
Sự hình thành và phát triển của tổ chức tế vi xảy ra trong đúc 
thông thường theo hình thái nhánh cây với sự tập trung tạp chất trên 
biên hạt và ở khu vực giữa nhánh cây. Các tinh thể phát triển chủ yếu 
theo hướng ngược với hướng truyền nhiệt dẫn tới sự hình thành các 
tinh thể có dạng hình trụ dài. 
Khi sử dụng phương pháp bán lỏng kết hợp với đúc áp lực, tổ 
chức tế vi nhận được có hình dạng phi nhánh cây và tương đối đồng 
đều. Do kết hợp khuấy nhằm làm tăng tốc độ tạo mầm, đồng đều hóa 
nhiệt độ kết hợp với nhiệt độ rót thấp (6100C), gần với nhiệt độ đông 
đặc của hợp kim đã làm giảm, thậm chí mất vùng tinh thể dạng cột. 
Khi thay đổi áp lực ép tĩnh 
lần lượt là: 185; 190; 195; 200; 
205 MPa, có thể thấy rõ sự xuất 
hiện của 3 nhóm hạt: nhóm các 
hạt 1 có kích thước khoảng 
35µm gần như không thay đổi, 
nhóm các hạt 2 như các mảnh 
vỡ của nhánh cây và nhóm các 
hạt 3 có kích thước rất nhỏ 
mịn (khoảng 2-7 m). Áp lực 
ép tĩnh càng lớn nhóm các hạt 
 3 càng nhỏ và có kích thước 
khoảng 2-7µm. Đây chính là 
quá trình đông đặc thứ cấp rất quan trọng, bởi lẽ khi đi vào khuôn 
còn tới khoảng 80% kim loại ở trạng thái lỏng. Việc tạo ra nhóm hạt 
 3 có thể được giải thích như sau: thông thường sau khi đạt được 
kích thước tới hạn, mầm sẽ phát triển đến kích thước ổn định, sau đó 
chúng sẽ bị mất ổn định và từ các mặt sít chặt sẽ phát triển ra các 
nhánh cây. Nếu rất nhiều mầm được hình thành cùng một lúc, chúng 
có thể chỉ phát triển đến, hoặc thậm chí chưa kịp phát triển đến giới 
hạn ổn định, và như vậy nhánh cây sẽ không hình thành. 
Quá trình này sinh ra các hạt hình cầu nhỏ và mịn α3. Đường kính 
kích thước hạt trung bình α3 là ≤ 7 μm, kích thước này nhỏ hơn nhiều 
Hình 5.6. Ảnh tổ chức (x100