blog đang trong thời gian xây dựng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 28 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Mở đầu

* Khoa học vật liệu nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất 
của vật liệu

Vật liệu là gì?

 là các vật rắn có thể sử dụng để chế tạo các dụng cụ, máy móc,
thiết bị, xây dựng các cơng trình…….

Kim 
loại
Polymer Ceramic
Composite
4
1
2
3

4 nhóm vật liệu chính: VL kim loại, 
Ceramic, Polymer và Composite

1- VL bán dẫn
2- VL siêu dẫn
3- VL silicon

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2></div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Mở đầu

(tiếp theo)
Vai trò của vật liệu:

Đối tượng của vật liệu học cho chuyên ngành cơ khí:

 nghiên cứu mối quan hệ giữa tính chất và cấu trúc của vật liệu
Tính chất: - cơ học (cơ tính)

- vật lý (lý tính)

- hóa học (hố tính)

- công nghệ và sử dụng
Cấu trúc: - nghiên cứu tổ chức tế vi

- cấu tạo tinh thể

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Chương 1: Cấu trúc tinh thể và sự hình thành

1.1 Cấu tạo và liên kết nguyên tử:

Cấu tạo nguyên tử: các e chuyển động bao quanh hat nhân (p+n)

Các dạng liên kết trong chất rắn:

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5></div>
(6)<div class='page_container' data-page=6></div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

* Liên kết hỗn hợp: hình thành do trong vật liệu tồn tại nhiều loại liên kết
khi có sự góp mặt của nhiều loại nguyên tố

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

1.2 Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật chất

Chất khí: các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn loạn

Chất rắn tinh thể: các ngun tử có vị trí hồn tồn xác định (có trật tự 
gần và trật tự xa)

Chất lỏng: có trật tự gần, khơng có trật tự 
xa

Chất rắn vơ định hình: các ngun tử sắp 
xếp khơng có trật tự  vơ định hình

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9></div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

1.3 Khái niệm về mạng tinh thể

Vì sao cần nghiên cứu về mạng tinh thể

Tính chất vật liệu bị quyết đinh bởi cấu trúc của mạng tinh thể
Tính đối xứng: - tâm đối xứng

- trục đối xứng
- mặt đối xứng
Ô cơ sở:

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Ô cơ sở và cách biểu diễn



b



a



c

3 véc tơ a, b và c lần lượt nằm trên các

trục Ox, Oy và Oz  3 véc tớ đơn vị
Độ lớn a, b và c  các hằng số
mạng

Các góc ,  và  là góc
tạo bởi các véc tơ đơn vị

Ba nghiêng (tam tà)

abc



Một nghiêng (đơn tà)

abc

==90



Trực thoi

abc

===90

Ba phương (mặt thoi)

a=b=c

==90

Sáu phương (lục giác)

a=b c

==90

, =120

0
Chính phương (bốn phương)

a=b c

===90

Lập phương

a=b=c

===90

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Nút mạng [x,x,x]: dùng để biểu thị toạ độ của các nguyên tử
O
A
B
C
D
E
F
H
x
y
z
A [1,1,0]

B [1,1,1] 
C [0,1,1]

Chỉ số phương [uvw]:

 biểu diễn phương của đường thẳng 
đi qua hai nút mạng

OH [010]
OB [111]
OE [101]

Chỉ số mặt (chỉ số Miller) (hkl):

Họ phương, ký hiệu <uvw>

Chỉ số mặt (chỉ số Miller-Bravais) (hkil): i = - (h+k)

DFH (111), EFAB (100), FECH (110)

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

Mật độ nguyên tử

Mật độ xếp:

Số sắp xếp:

 số lượng nguyên tử cách đều gần nhất một nguyên 
tử đã cho

Lỗ hổng:

là không gian trống bị giới hạn bởi các phần tử nằm tại 
nút mạng

kích thước lỗ hổng được xác định bằng quả cầu lớn 
nhất có thể lọt vào khơng gian trống đó

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Một số cấu trúc tinh thể điển

hình của vật rắn

Lập phương tâm khối (A2)

Số nguyên tử: n=2 Bán kính nguyên tử: r=a.31/2 /4 Mặt xếp dày nhất họ {110}

Lỗ hổng 8 mặt: tâm các mặt bên + giữa các cạnh, d=0,154dng.t

Lỗ hổng 4 mặt: ¼ trên cạnh nối điểm giữa 2 cạnh đối diện, d=0,291dng.t
Mv = 68% Ms {110} = ?????

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Một số cấu trúc tinh thể điển

hình của vật rắn

(tiếp theo)

Lập phương tâm mặt (A1)

Số nguyên tử: n=4 Bán kính nguyên tử: r=a.21/2 /4 Mặt xếp dày nhất họ {111}

Lỗ hổng 8 mặt: tâm khối + giữa các cạnh, d=0,414dng.t

Lỗ hổng 4 mặt: ¼ trên các đường chéo khối tính từ đỉnh, d=0,225dng.t
Mv = 74% Ms {111} = ?????

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Một số cấu trúc tinh thể điển

hình của vật rắn

(tiếp theo)

Sáu phương xếp chặt (A3)

Số nguyên tử: n=6

c

a

- tỷ số c/a  1,57-1,64  mạng xếp chặt

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Các sai lệch trong mạng tinh thể

* Sai lệch điểm: do có sự xuất hiện của các nút trống hay nguyên tử
xen kẽ

Khuyết tật điểm

Lệch biên và chuyển động của nó

Sai lệch đường: hình thành do một dãy các sai
lệch điểm tạo nên

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Đơn tinh thể và đa tinh thể

Đơn tinh thể:  là một khối đồng nhất có cùng kiểu mạng và hằng số
mạng, có phương khơng đổi trong tồn bộ thể tích

 có tính dị hướng

Đa tinh thể:  là tập hợp của nhiều đơn tinh thể có cùng cấu trúc

thơng số mạng nhưng định hướng khác nhau

Đặc điểm của đa tinh thể:

- các đơn tinh thể (hạt) ngăn cách nhau bởi các biên giới hạt
- các hạt là các đơn tinh thể đồng nhất

- khơng có sự đồng nhất về phương mạng trong tồn khối  tính đẳng hướng
- biên hạt luôn bị xô lệch không tuân theo quy luật sắp xếp như trong tinh thể
- Quan sát được cấu trúc qua tổ chức tế vi

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19></div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

Điều kiện xảy ra kết tinh

F

Nhiệt độ
Ts

Fr

Fl

sự biến đổi năng 
lượng tự do của các

trạng thái

T>Ts  vật tồn tại ở trạng thái lỏng
T<Ts  vật tồn tại ở trạng thái rắn
T=Ts  chuyển trạng thái lỏng  rắn
 xảy ra kết tinh

Tsnhiệt độ kết tinh lý thuyết

T=Ts-Tkt

Tkt nhiệt độ kết tinh thực tế

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

Hai quá trình kết tinh

Qua trình tạo mầm:

- Tạo mầm đồng thể: là các phần tử rắn được sinh ra ngay 
trong kim loại lỏng

- Tạo mầm dị thể: do sự xuất hiện của các phần tử có sẵn 
trong kim loại lỏng: ngun tố tạp chất khó chảy…..

Qua trình phát triển mầm:

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

a) Tiến trình kết tinh

- Các mầm sinh ra không đạt rth sẽ bị tan đi vào kim loại lỏng

- Các mầm mới vẫn tiếp tục sinh ra trong khi các mầm đạt rth đang phát triển

đến khi hết kim loại lỏng

- Mầm sinh ra trong kim loại lỏng một cách ngẫu nhiên
Kết luận:

- Mỗi mầm tạo nên một hạt

- Hạt sinh ra trước sẽ phát triển nhanh hơn hạt sau  kích thước các hạt khơng
đồng nhất

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

b) Hình dạng của hạt (phụ thuộc vào)

* Cấu trúc tinh thể:
* Phương tản nhiệt:

- tản nhiệt đều theo 3 phương  hạt dạng cầu
- tản nhiệt theo 2 phương  dạng tấm

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

c) Kích thước hạt

* Ảnh hưởng của kích thước hạt đến cơ tính:

* Đánh giá cấp hạt?

- Hạt nhỏ  cơ tính tăng (tăng mạnh độ bền  và độ dai va đập ak)

- Soi tổ chức tế vi ở trạng thái cân bằng  đem so sánh với bảng chuẩn

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

d) Các phương pháp làm nhỏ hạt

* Nguyên lý:

- Số mần càng nhiều  Hạt càng nhỏ (quá trình tạo mầm)

- Tốc độ phát triển mầm càng chậm  Hạt càng nhỏ (q trình phát triển mầm)
- Cơng thức thực nghiệm:

A=1,1(v/n)3/4

A: kích thước hạt
n: tốc độ sinh mầm

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

d) Các phương pháp làm nhỏ hạt (tiếp theo)

* Nguội nhanh

- T tăng  số mầm (n), tốc độ phát triển mầm (v) đều tăng
- Giải pháp:

- Nhược điểm:

thay khuôn cát bằng khuôn kim loại

Gây ứng suất nhiệt lớn  nứt chi tiết, 
khơng có hiệu quả với chi tiết lớn

* Biến tính

- Làm tăng số lượng mầm ký sinh bằng việc sư dụng các 
chất biến tính

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

e) Cấu tạo tinh thể của thỏi đúc

* Vùng 1: Hạt nhỏ mịn, đẳng trục

Do KL lỏng tiếp xúc với thành khuôn nhấp nhô, với lớp chất sơn khuôn  số
lượng mầm ký sinh lớn. Phương tản nhiệt không rõ ràng các hạt đẳng trục

* Vùng 2: Hạt trụ hướng tâm

Phương tản nhiệt theo phương vng góc với thành khuôn

* Vùng 3: Hạt lớn, đẳng trục

T rất nhỏ  tốc độ sinh mầm
(n) nhỏ  hạt lớn

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

f) Khuyết tật thỏi đúc

* Lõm co
* Rỗ co
* Rỗ khí

</div>

blog đang trong thời gian xây dựng

<b>Mở đầu</b>

<b>Mở đầu </b>

<i><b>Chương 1: Cấu trúc tinh thể và sự hình thành</b></i>

<i><b>1.3 Khái niệm về mạng tinh thể</b></i>

<b>Ô cơ sở và cách biểu diễn</b>

<i>b</i>

<i>a</i>

<i>c</i>

abc



abc

==90



abc

===90

a=b=c

==90

a=b c

==90

, =120

a=b c

===90

a=b=c

===90

<b>Mật độ nguyên tử</b>

<b>Một số cấu trúc tinh thể điển </b>

<b>hình của vật rắn</b>

<b>Một số cấu trúc tinh thể điển </b>

<b>hình của vật rắn </b>

<b>Một số cấu trúc tinh thể điển </b>

<b>hình của vật rắn </b>

<b>c</b>

<b>a</b>

<b>Các sai lệch trong mạng tinh thể</b>

<b>Đơn tinh thể và đa tinh thể</b>

<b>Hai quá trình kết tinh</b>

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về