Đoàn kết – trung thực – sáng tạo – hiệu quả - chất lượng

Thông tin kết quả nghiên cứu đề tài KH&CN cấp Đại học mã số ĐH2014-TN02-04 do TS. Hồ Ký Thanh - Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên chủ nhiệm

Đăng ngày: 14-01-2019 | 789 lần đọc
|

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1. Thông tin chung

- Tên đề tài: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu tổ hợp bền nhiệt, độ dẫn điện cao Cu-Al2O3 ứng dụng chế tạo điện cực hàn

- Mã số: ĐH2014-TN02-04

- Chủ nhiệm đề tài: TS. Hồ Ký Thanh

- Tổ chức chủ trì: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp

- Thời gian thực hiện: 01/2014 – 12/2015

2. Mục tiêu

- Phân tích các yêu cầu kỹ thuật, công nghệ sản xuất vật liệu điện cực từ đó đề xuất các giải pháp thiết bị kỹ thuật, công nghệ để tổng hợp vật liệu tổ hợp nền đồng cốt hạt Al2O3 làm vật liệu điện cực.

- Phân tích tính khả thi chế tạo vật liệu điện cực tại Việt Nam nhằm ứng dụng chế tạo một loại điện cực cụ thể.

- Phân tích và lựa chọn phương án tối ưu về công nghệ tổng hợp vật liệu tổ hợp nền đồng cốt hạt Al2O3.

- Chế tạo thử nghiệm điện cực hàn điểm với vật liệu được sản xuất trong nước và đánh giá, so sánh với điện cực hàn thương mại đang có từ đó có các giải pháp cho việc ứng dụng vào sản xuất vật liệu điện cực ở Việt Nam.

3. Tính mới và sáng tạo

- Bằng phương pháp ô-xy hóa bên trong kết hợp với hợp kim hóa cơ học và phương pháp cơ - hóa kết hợp đã tổng hợp được pha Al2O3 với kích thước rất nhỏ mịn (trung bình khoảng dưới 0,1mm) ngay trong nền của vật liệu Cu nguyên chất.

- Đã đề xuất và thiết kế được kết cấu của đầu điện cực hàn bằng VLTH Cu- (2,0%wt)Al2O3 và thử nghiệm chế tạo bằng phương pháp ép nguội. Kết quả thử nghiệm bước đầu cho thấy tuổi bền của đầu điện cực hàn điểm tăng lên đáng kể so với đầu điện cực hàn điểm chế tạo bằng hợp kim Cu điện cực thông thường. Ngoài ra, độ dẫn điện của đầu điện cực và cả điện cực hàn hầu như không giảm so với điện cực hàn liền khối chế tạo bằng hợp kim Cu điện cực thông thường.

4. Kết quả nghiên cứu

- Đã tổng hợp được các hạt Al2O3 với kích thước nhỏ mịn ngay trong nền Cu.

- Đã phân tích được ảnh hưởng của các thông số công nghệ (gồm hàm lượng Al2O3, áp lực ép p, nhiệt độ thiêu kết TTK và thời gian thiêu kết) đến các tính chất như độ xốp, độ cứng, độ dẫn điện của VLTH Cu-Al2O3. Trong đó có thể nhận thấy, để giảm được được độ xốp thì áp lực ép phải đảm bảo trên 400MPa.

- Đã đề xuất, thiết kế và chế tạo được đầu điện cực hàn điểm và ghép lên thân bằng điện làm bằng vật liệu điện cực hợp kim Cu thông thường. Kết quả cho thấy, đầu điện cực bằng VLTH Cu-Al2O3 giúp tăng tuổi thọ làm việc của điện cực hàn khi so với vật liệu điện cực truyền thống bằng hợp kim Cu.

5. Sản phẩm:

5.1. Sản phẩm khoa học

- Trần Văn Dũng, Nguyễn Đặng Thủy, Nguyễn Đức Duy, Hồ Ký Thanh (2014); "Tổng hợp vật liệu tổ hợp nền Cu cốt hạt nano Al2O3 phân tán bằng phương pháp cơ – hóa kết hợp", Kỷ yếu Hội nghị Khoa học trẻ Đại học Thái Nguyên lần thứ II, ISBN: 987-604-915-165-1, tr. 61 – 66.

- Nguyễn Đức Duy, Trần Văn Dũng, Nguyễn Đặng Thủy (2014), "Ảnh hưởng của một số thông số công nghệ đến cấu trúc và tính chất vật liệu nanocompozit Cu-20%Al2O3", Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 12, tr. 88 – 93.

- Nguyen Duc Duy, Tran Van Dung, Nguyen Dang Thuy, Ho Ky Thanh (2015), "Synthesis of nano Al2O3 dispersion – strengthened Cu matrix composite materials by mechanochemical process", Tạp chí Khoa học & Công nghệ (Đại học Thái Nguyên), số 139(09), pp. 47 – 51.

- Ho Ky Thanh, Nguyen Duc Duy (2018), "Effects of some parameters on properties of Cu-Al2O3 composite materials synthesized by internal oxidation process", Proceedings of the First International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS 2018), ISBN 978-604-95-0502-7, pp. 713–717.

- Ho Ky Thanh, Nguyen Duc Duy (2018), "Effects of sintering and compress on porosity, mechanical properties and conductivity of Cu-Al2O3 composite materials fabricated by mechano-chemical method", Proceedings of the First International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS 2018), ISBN 978-604-95-0502-7, pp. 723–727.

5.2. Sản phẩm ứng dụng: 10 đầu điện cực hàn điểm.

6. Phương thức chuyển giao, địa chỉ ứng dụng, tác động và lợi ích mang lại của kết quả nghiên cứu:

Bước đầu hình thành nhóm nghiên cứu tiềm năng cho các ứng dụng của vật liệu tổ hợp nền Cu ứng dụng cho lĩnh vực vật liệu điện.

 

INFORMATION ON RESEARCH RESULTS

1. General information

Project title: Investigating synthesis of Cu-Al2O3 composites materials for elctrode materials

Code number: ĐH2014-TN02-04

Coordinator: Ho Ky Thanh

Implementing institution: TNU - Thai Nguyen University of Technology

Duration: from 01/2014 to 12/2015

2. Objective(s)

- To analyse requiment specifications, processing of electrode materials then to suggest procedures to synthesis fine Al2O3 dispersion-strengthened Cu-matrix composite materials applying for electrode materials.

- Analysing abilities to manufaturing electrode materials in Vietnam for apply electrodes for electrical spot welding.

- Testing manufacturing an electrode for electrical spot welding by Cu-Al2O composite materials, checking out and comparing to the commercial electrodes.

3. Creativeness and innovativeness

- Successfully sinthesizing fine Al2O3 particles (average particle size 0,1mm) in Cu-matrix by combined processes of internal oxdation and mechanical alloying and by mechano-chemical process.

- Suggesting and designing structure of the head of electrode by Cu-Al2O composite materials and testing manufacture by cold compress method. The results showed that the life time of head of electrode by Cu-Al2O composite materials was longer than by common electrode Cu alloys. Otherwise, electrical conductivity of composite materials was equal to that of common electrode Cu alloys.

4. Research results

- Sinthesizing fine Al2O3 particles (average particle size 0,1mm) in Cu-matrix

- Analysing influences of technology paramaters (including Al2O3 content, compressive pressure p, sintering temperature TTK and sintering time tTK) on properties of Cu-Al2O composite materials (including density, micro-hardness, electrical conductivity). In which, to receive suitable porosity the compressive pressures have to reach above 400MPa.

- Suggesting, designing and manufacturing head of head of electrodes and assembling the heads with the body of electrodes which are made by Cu alloyings. The results showed that, the head by Cu-Al2O composite material elongate life time longer than by Cu alloyings

5. Products

5.1. Scientific products

- Tran Van Dung, Nguyen Dang Thuy, Nguyen Duc Duy, Ho Ky Thanh (2014); "Investigating nanocomposite Al2O3 particles reinforcing Cu-matrix fabricated by combination of mechanical - chemical processes", Proceedings of the Second Thai Nguyen University Youth Conference, ISBN: 987-604-915-165-1, pp. 61 – 66.

- Nguyen Duc Duy, Tran Van Dung, Nguyen Dang Thuy (2014), "Effect of parameters on microstructure and properties of copper – Al2O3 composite by mechanochemical", Vietnam Mechanical Engineering Journal, No. 12, pp. 88 – 93.

- Nguyen Duc Duy, Tran Van Dung, Nguyen Dang Thuy, Ho Ky Thanh (2015), "Synthesis of nano Al2O3 dispersion – strengthened Cu matrix composite materials by mechanochemical process", Journal of Science and Technology (Thao Nguyen University), Vol. 139(09), pp. 47 – 51.

- Ho Ky Thanh, Nguyen Duc Duy (2018), "Effects of some parameters on properties of Cu-Al2O3 composite materials synthesized by internal oxidation process", Proceedings of the First International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS 2018), ISBN 978-604-95-0502-7, pp. 713–717.

- Ho Ky Thanh, Nguyen Duc Duy, Tran Van Dung (2018), "Effects of sintering and compress on porosity, mechanical properties and conductivity of Cu-Al2O3 composite materials fabricated by mechano-chemical method", Proceedings of the First International Conference on Material, Machines and Methods for Sustainable Development (MMMS 2018), ISBN 978-604-95-0502-7, pp. 723–727.

5.2. Applied products: 10 spot welding heads.

6. Transfer alternatives, application institutions, impacts and benefits of research results

The results established a potentional team studying Cu-matrix composite materials applying for electrical materials.