Bài giảng vật liệu học - Chương 2: Cấu trúc vật liệu kim loại potx

TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
1
1
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
VẬT LIỆU HỌC
VẬT LIỆU HỌC
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
2
2
Chương-2
Chương-2
Cấu trúc vật liệu kim loại
Cấu trúc vật liệu kim loại
2.1.Cấu trúc kim loại ngyên chất
2.1.Cấu trúc kim loại ngyên chất
2.2.Hợp kim & giản đồ trạng thái
2.2.Hợp kim & giản đồ trạng thái
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
3
3
2.1.Cấu trúc của kim loại nguyên chất
2.1.Cấu trúc của kim loại nguyên chất
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm

2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.4.Dạng thù hình
2.1.4.Dạng thù hình
2.1.5.Sự kết tinh của kim loại
2.1.5.Sự kết tinh của kim loại
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
4
4
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
•
Ô cơ sở: khối lập phương
Ô cơ sở: khối lập phương
∑
∑
e =
e =
đỉnh : 8 nguyên tử + Tâm : 1 nguyên tử =
đỉnh : 8 nguyên tử + Tâm : 1 nguyên tử =
9 ngtử
9 ngtử
Ví dụ 33 :
Ví dụ 33 :

Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
5
5
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
•
Số nguyên tử trong ô cơ sở (Trung b
Số nguyên tử trong ô cơ sở (Trung b
ình)
ình)
:
:
n
n
v
v
= 8 x 1/8 + 1 = 2 ng.tử
= 8 x 1/8 + 1 = 2 ng.tử
Ví dụ 34:
Ví dụ 34:
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
6
6
•

Kích thước nguyên tử
Kích thước nguyên tử
Các nguyên tử xếp chặt theo hướng mặt chéo khối
Các nguyên tử xếp chặt theo hướng mặt chéo khối
(4R)
(4R)
2
2
= 2
= 2
a
a
2
2
+ a
+ a
2
2
= 3a
= 3a
2
2


4
3a
R =
Ví dụ 35 :
Ví dụ 35 :
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm

2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
7
7
•
Số phối vị :
Số phối vị :
K = 8
K = 8
2.1.1.Cấu trúc lập phương th
2.1.1.Cấu trúc lập phương th
ể tâm
ể tâm
Ví dụ 36 :
Ví dụ 36 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
8
8
•
Mật độ nguyên tử
Mật độ nguyên tử
V = a
V = a
3

3
%68%100
V
πR
3
4
n
V
v
M
3
v
v
===
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
9
9
•
Mạng tinh thể =
Mạng tinh thể =
∑
∑
ô cơ sở
ô cơ sở
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm

2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
Ví dụ 37 :
Ví dụ 37 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
10
10
•
Các kim loại :
Các kim loại :
Fe
Fe
α
α
, Cr , Mo , W
, Cr , Mo , W
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
11
11
2.1.2.Cấu trúc lập phương di
2.1.2.Cấu trúc lập phương di
ện tâm
ện tâm

•
Ô cơ sở: khối lập phương
Ô cơ sở: khối lập phương


∑
∑
e =
e =
8 nguyên tử + 6 nguyên tử =
8 nguyên tử + 6 nguyên tử =
14 ngtử
14 ngtử
Ví dụ 38 :
Ví dụ 38 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
12
12
•
Số nguyên tử trong ô cơ sở:
Số nguyên tử trong ô cơ sở:
n
n
v
v
= 8 x 1/8 + 6/2 = 4 ng.tử
= 8 x 1/8 + 6/2 = 4 ng.tử

2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm


Ví dụ 39 :
Ví dụ 39 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
13
13
•
Kích thước nguyên tử
Kích thước nguyên tử
Các nguyên tử xếp sít nhau theo các phương
Các nguyên tử xếp sít nhau theo các phương
đường chéo mặt
đường chéo mặt
(4R)
(4R)
2
2
=
=
a
a
2
2
+ a

+ a
2
2
= 2a
= 2a
2
2
4
2a
R =
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm


Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
14
14
•
Số phôi vị :
Số phôi vị :
K = 4 x 2 + 4 = 12
K = 4 x 2 + 4 = 12
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm


Tháng 02.2006

Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
15
15
•
Mật độ nguyên tử
Mật độ nguyên tử
V = a
V = a
3
3
%74%100
V
πR
3
4
n
V
v
M
3
v
v
===
2.1.2.Cấu trúc lập phương di
2.1.2.Cấu trúc lập phương di
ện tâm
ện tâm

Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
16
16
•
Mạng tinh thể =
Mạng tinh thể =
∑
∑
ô cơ sở
ô cơ sở
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
Ví dụ 40 :
Ví dụ 40 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
17
17
•
Các kim loại :
Các kim loại :
Fe
Fe
γ

γ
, Ni, Cu, Al
, Ni, Cu, Al
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
18
18
•
Ô cơ sở: khối lăng trụ lục giác đều
Ô cơ sở: khối lăng trụ lục giác đều
∑
∑
e =
e =
Đỉnh : 6x 2 + Đáy : 1 x 2 + Tâm : 3 =
Đỉnh : 6x 2 + Đáy : 1 x 2 + Tâm : 3 =
17 ngtử
17 ngtử
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
Ví dụ 41 :
Ví dụ 41 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng

19
19
•
Số nguyên tử trong ô cơ sở:
Số nguyên tử trong ô cơ sở:
n
n
v
v
= 12 x 1/6 + 2x1/2 + 3 = 6 ng.tử
= 12 x 1/6 + 2x1/2 + 3 = 6 ng.tử
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
Ví dụ 42 :
Ví dụ 42 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
20
20
•
Kích thước nguyên tử
Kích thước nguyên tử
2
a
R =
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
Ví dụ 42 :

Ví dụ 42 :
1.633
3
8
a
c
==
a633.1C
=
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
21
21
•
Số phôi vị :
Số phôi vị :
K = 3 x 2 + 6 = 12
K = 3 x 2 + 6 = 12
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
Ví dụ 42 :
Ví dụ 42 :
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
22
22



Mật độ nguyên tử
Mật độ nguyên tử
-Thể tích các nguyên tử
-Thể tích các nguyên tử
-Thể tích khối lục phương xếp chặt
-Thể tích khối lục phương xếp chặt


2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
RRnv
v
ππ
3
4
6
3
4
3
×=×=
bhlp
VV 3
=
%74%100
V
πR
3
4

n
V
v
M
3
v
v
===
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
23
23
-Diện tích bình hành
-Diện tích bình hành
-Thể tích bình hành
-Thể tích bình hành
-Thể tích khối lục phương xếp chặt
-Thể tích khối lục phương xếp chặt


2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
o
bh
aaS 60sin×=
o
bhbh
aCSV 60sin633.1

3
××=×=
o
bhlp
aVV 60sin633.133
3
×××==
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
24
24
•
Các kim loại :
Các kim loại :
Ti , Mg , Zn
Ti , Mg , Zn
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt
Tháng 02.2006
Tháng 02.2006
TS. Hà Văn Hồng
TS. Hà Văn Hồng
25
25
C
C
ấu trúc
ấu trúc

tinh thể của kim loại
tinh thể của kim loại