Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ đến hoạt độ và thế cacbon của môi trường thấm cacbon sử dụng khí gas công nghiệp Việt Nam

Với bản luận án này, tác giả mong muốn sẽ góp phần hoàn thiện công nghệ thấm sử dụng nguyên liệu sẵn có trong nước, hạn chế nhập khẩu thiết bị và công nghệ thấm của nước ngoài. Với mục đích nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố công nghệ tới hoạt độ và thế cacbon của môi trường thấm, luận án hy vọng sẽ góp phần phát triển công nghệ thấm cacbon thể khí ở Việt Nam.

NỘI DUNG:

CHƯƠNG I. TÌNH HÌNH ỨNG DỤNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ THẤM

CACBON ................................................................................................................................................3

1.1. Công nghệ thấm cacbon trên thế giới và ở Việt Nam ..............................................................3

1.1.1. Công nghệ thấm cacbon trên thế giới .................................................................................3

1.1.2. Tình hình áp dụng công nghệ thấm cacbon trong nước ...................................................7

1.2. Xu hướng nghiên cứu trong nước và trên thế giới ......................................................................9

1.2.1. Những vấn đề cơ bản về thấm cacbon hiện nay ................................................................9

1.2.2 . Điều khiển quá trình thấm và những vấn đề tồn tại ........................................................13

CHƯƠNG II. CƠ SỞ QUÁ TRÌNH THẤM CACBON THỂ KHÍ .................................................16

2.1. Thép thấm..................................................................................................................................16

2.2. Chất thấm ..................................................................................................................................19

2.2.1. Chất thấm trên cơ sở nhiên liệu hoá thạch – Khí endo...................................................19

2.2.2. Chất thấm trên cơ sở nguyên liệu sinh học - Metan ol (CH 3OH) ...................................20

2.3. Sự hình thành môi tr ư ờng thấm và các yếu tố ảnh hưởng ....................................................20

2.3.1. Sự hình thành môi tr ư ờng thấm sử dụng khí e ndo .........................................................20

2.3.2. Metanol và mô i trường thấm trên cơ sở metanol ............................................................23

2.4. Hoạt độ cacbon trong môi trường thấm - Cơ sở nhiệt động học ..........................................24

2.4.1. Khái niệm hoạt độ ..............................................................................................................24

2.4.2. Cân bằng phản ứng trong mô i trường thấm ...................................................................26

2.4.3. Ho ạt độ cacbon của môi tr ư ờng thấm – Tương tác môi trường thấm và thép .............30

2.4.4. Thế cacbon của môi tr ư ờng thấm – Các phươ ng pháp xác đ ịnh thế cacb on ................32

2.4.5. Hoạt độ cacbon trong dung dịch rắn austenit và các yếu tố ảnh hưởng .......................35

2.5. Hệ số truyền cacbon ..................................................................................................................38

2.5.1. Sự truyền cacbon b ằng dòng truyền chất ........................................................................38

2.5.2. Sự truyền chất bằ ng phản ứng hoá học............................................................................42

2.6. Khuếch tán và sự hình thành lớp thấm, sự phân bố nồng độ cacbon trong lớp thấm và các

yếu tố ảnh hưởng..............................................................................................................................45

2.6.1. Cơ chế khuếch tán của cacbon trong austenit .................................................................45

2.6.2. Hệ số khuếch tán của cacbon trong austenit đối với thép cacbon .................................46

2.6.3. Hệ số khuếch tán của cacbon trong austenit của thép hợp kim.....................................47

2.6.4. Sự hình thành lớp thấm cacbon ........................................................................................49

PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ VÀ ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...............51

Phương hướng phát triển công nghệ ..............................................................................................51

Đặt vấn đề nghiên cứu .....................................................................................................................51

CHƯƠNG III. THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................53

3.1. Nguyên vật liệu sử dụng ...........................................................................................................53

3.2. Thiết bị đo, phân tích và đánh giá môi trường thấm, thép thấm..........................................55

3.2.1. Cảm biến Oxy : Gold Probe của hãng SSI ( USA ) .........................................................55

3.2.2. Cảm biến hydrô ..................................................................................................................57

3.2.3. Thiết bị xác định nồ ng độ CO &CO2

................................................................................59

3.2.4. Phương pháp sắc ký khí....................................................................................................60

3.2.5. Thiết bị đánh giá tổ chức và tính chất thép thấm............................................................60

3.3. Thiết bị thực nghiệm.................................................................................................................62

3.3.1. Lò thấm ...............................................................................................................................62

3.3.2. Hệ thống kiểm soát lưu lượng khí vào lò.........................................................................63

3.4. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................................................65

3.4.1. Xác định CP bằng phương pháp cân................................................................................65

3.4.2. Phương pháp x ác định hoạt độ cacbon và hệ số truyền cacbon.....................................66

3.4.3. Quy trình thực ngh iệm áp dụng cho mẫu khối ................................................................67

CHƯƠNG IV. SỰ HÌNH THÀNH MÔI TR Ư ỜNG THẤM VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG

ĐẾN HOẠT ĐỘ VÀ THẾ CACBON CỦA MÔI TRƯỜNG ...........................................................68

4.1. Sự hình thành môi tr ư ờng thấm với chất thấm sử dụng hỗn hợp kh í gas, CO 2 và N2

........68

4.1.1. Thành phần khí gas sau các phản ứng .............................................................................68

4.1.2. Thành phần ôxy của môi trường th ấm.............................................................................72

4.1.3. Sự hình thành môi tr ư ờng thấm .......................................................................................73

4.2. Ảnh hưởng của thành phần khí thấm tới hoạt đ ộ và thế cacbon của môi trường thấm.....75

4.2.1. Ảnh hưởng của nitơ ................................................................................................ ...........77

4.2.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ khí CO2

/gas đến hoạt độ cacbon và thế cacbon............................81

4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thấm và thời gian lưu khí đến hoạt độ cacbon và thế cacbon của

môi trường thấm ..............................................................................................................................91

4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ thấm...........................................................................................91

4.3.2. Ảnh hưởng của th ời gian lưu khí ......................................................................................96

CHƯƠNG V. HỆ SỐ TRUYỀN CACBON VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG - SỰ HÌNH

THÀNH TỔ CHỨC VÀ TÍNH CHẤT LỚP THẤM ......................................................................100

5.1 Ảnh hưởng của các y ếu tố chính tới hệ số truyền cacbon

c

...............................................100

5.1.1. Hệ số truyền cacbon .........................................................................................................100

5.1.2. Ảnh huởng của tỷ lệ khí CO2

/gas tới hệ số truyền cacbon ...........................................101

5.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thấm.........................................................................................104

5.1.4. Ảnh hưởng của th ời gian lưu ..........................................................................................106

5.2. Tổ chức và tính chấ t lớp thấm ...............................................................................................108

5.2.1. Tổ chức tế vi của thép cacbon .........................................................................................108

5.2.2. Tổ chức và tính ch ất của lớp thấm trên thép 2 0CrMo .................................................111

5.3. Điều khiển thế cacbo n bằng cảm biến hyđrô ........................................................................114

KẾT LUẬN VÀ CÁC KIẾN NGHỊ..................................................................................................117

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................119

DANH MỤC CÁC BÀI BÁO KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Đ Ã CÔNG BỐ

PHỤ LỤC

LINK DOWNLOAD

NỘI DUNG: