bai 2 mang tinh the

MỤC TIÊU BÀI TRƯỚC:
1.
2.
3.
4.

Trình bày vị trí môn VLH trong quy trình
sản xuất.
Mô tả cấu tạo của vật liệu kim loại.
Mô tả cấu tạo của vật liệu polymer
Mô tả cấu tạo của vật liệu composite


MỤC TIÊU:
1.
2.
3.
4.

Vẽ và mô tả thông số các kiểu mạng
Bcc, Fcc, Hcp.
So sánh cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng
và thực.
Vẽ và trình bày vai trò của lệch biên,
lệch xoắn.
So sánh khả năng phát triển của mầm tự
sinh & kí sinh trong quá trình kết tinh.


IV/ MẠNG TINH THỂ
1. KHÁI NIỆM

 Là tập hợp các khối cơ bản xếp liên tiếp nhau
theo 3 chiều trong không gian.
 Hệ tọa độ Oxyz có:
 Gốc

tọa độ: nút mạng bất kì
 Thông số mạng: khoảng cách
giữa 2 nút mạng liên tiếp trên
trục tọa độ
 Góc mạng: xOy = γ
yOz = β ; xOz = α


IV/ MẠNG TINH THỂ



Phương tinh thể: vecto bất kì qua 2 nút mạng.
Mặt tinh thể:
 Đi

qua 3 nút mạng không thẳng hàng.
 Đi qua 2 phương không trùng nhau.
 Đi qua 1 nút mạng và 1 phương.


2. CÁC KIỂU MẠNG THƯỜNG GẶP:
a.

Lập phương tâm khối (BCC)







a=b=c
α = β = γ = 90º
8 nguyên tử ở 8 đỉnh khối cơ bản
1 nguyên tử ở tâm.
Số sắp xếp (số phối trí): Số lượng các nút bao quanh gần
nhất, K = 8.


a.Lập phương tâm khối (BCC)
Số nguyên tử
n = 8x1/8 + 1 = 2





Bán kính nguyên tử lý tưởng:
 Bán

kính hình cầu
 Các nguyên tử tiếp xúc nhau
trên phương tinh thể có khoảng
cách ngắn nhất giữa 2 nút mạng:

a 3
r=
4


a.Lập phương tâm khối (BCC)


Mật độ thể tích: Mv = n.Vnguyên tử / Vô cơ sở
a 3
4r = a 3 ⇒ r =
4
4
a 3 3
2 . π .(
)
Mv = 3 3 4
. 100% = 68%
a

→ 68% thể tích ô cơ sở do nguyên tử chiếm chỗ, 32%
thể tích còn lại là không gian trống.


b.LỖ TRỐNG


Khối 8 mặt:
 Tạo

bởi 6 nguyên tử có
tâm ở giữa các cạnh
hoặc trung tâm các mặt
bên.
 Số lượng = 6x1/2 +
12x1/4 = 6
 Rlỗ trống = 0.154dnguyên tử


b.LỖ TRỐNG


Khối 4 mặt:
 Tâm

nằm ở ¼ đoạn thẳng
nối điểm giữa các mặt
bên.
 Số lượng = 24 x1/2 = 12
 Rlỗ trống = 0.221dnguyên tử

Ví dụ: kim loại có kiểu mạng
BCC là Cr, W, Mo, V, Feα,Tiβ


Ảnh AFM mặt (111) của Au,
(Dr. Michael Green, TopoMetrix Corporation.)




PHẦN TỰ HỌC

Lập phương diện tâm (FCC) – Cu, Ag, Au, Ni, Al,
Pb, Feγ



Lục giác xếp chặt (HCP) – Zn, Cd, Mg, Coα ,Tiα…
1.
2.
3.
4.

Mô tả, vị trí nguyên tử. Xác định số nguyên tử
Tìm mật độ thể tích.
Lỗ hổng
Ví dụ

lập phương diện tâm

lục giác xếp chặt


TÍNH THÙ HÌNH CỦA KIM LOẠI




Mỗi kim loại có kiểu mạng đặc trưng.

Một số kim loại có nhiều kiểu mạng.
Mỗi kiểu mạng ổn định trong khoảng tº xác định, gọi
là kiểu thù hình (đa hình). Kí hiệu: α, β, γ…

→ Khi nung nóng hay làm nguội đủ chậm qua khoảng
tº xác định thì kiểu mạng thay đổi.
α ↔ β: chuyển biến thù hình.


I/ TÍNH THÙ HÌNH CỦA KIM LOẠI



Sắt ở 911ºC÷1392ºC
có kiểu mạng lập
phương diện tâm, dưới
911ºC là lập phương
thể tâm.



Tính thù hình của sắt
ứng dụng rất nhiều
trong nhiệt luyện.


TÍNH THÙ HÌNH CỦA KIM LOẠI


Thiếc ở tºphòng là Snβ dẻo, dưới -30ºC chuyển biến

thù hình thành Snα , thể tích tăng 25%, ở dạng
bột.



Titan ở tº < 882ºC là Tiα - Hcp, trên 882ºC là Tiβ –
Bcc.


CẤU TẠO TINH THỂ THỰC TẾ
a. Mạng tinh thể lý tưởng:
Mọi

nút mạng đều ở vị trí cân bằng.
Mọi nút mạng đều chứa nguyên tử (ion
dương).
Không chứa các nguyên tử tạp chất.


CẤU TẠO TINH THỂ THỰC TẾ
b. Các loại khuyết tật:
1. Sai lệch điểm: sai lệch có kích thước nhỏ theo 3 chiều
trong không gian.
 Nút

trống: nút mạng không chứa nguyên tử
 Nguyên tử xen kẽ: r ≤ 0.59 r nguyên tử
 Nguyên

tử thay thế: nguyên tử kim loại B thay thế nguyên tử kim

loại A trong kiểu mạng của A.


1. SAI LỆCH ĐIỂM:


Số lượng sai lệch điểm tăng:
 Độ

bền, độ cứng tăng.
 Độ dẻo, độ dai giảm.
 Điện trở tăng.
 Dễ bị oxy hóa, ăn mòn hóa học.


2. SAI LỆCH ĐƯỜNG:
Là tập hợp các sai lệch điểm xếp liên tiếp.
Gồm:
 Lệch

biên.
 Lệch xoắn.
 Lệch hỗn hợp (lệch biên + lệch xoắn).


LỆCH BIÊN
Phần của mặt tinh thể bị thiếu trong tập hợp các
mặt tinh thể song song.

LỆCH XOẮN
 Xem

như được hình thành từ
ứng suất tiếp gây ra vặn xoắn.
 Các nguyên tử xung quanh
trục sắp xếp theo đường xoắn
ốc.


MẬT ĐỘ LỆCH
 Mật

độ lệch:
∑ li
ρ=
(mm − 2 )
V

ρ=
 Mật

∑ l ê ch
⋅

S

(mm − 2 )

độ lệch càng lớn thì :

Độ bền, độ cứng tăng.
 Độ dẻo, độ dai giảm.
 Điện trở tăng.
 Dễ bị oxy hóa, ăn mòn hóa học.



C. ĐƠN TINH THỂ & ĐA TINH THỂ
1. Đơn tinh thể:
 Mạng

tinh thể thống nhất &
phương không đổi trong toàn
bộ khối tinh thể.
 Có tính dị hướng.
 Ít gặp.


2. ĐA TINH THỂ






Gồm nhiều đơn tinh thể xếp
liên tiếp nhau, liên kết bởi
biên giới hạt.
Định hướng ngẫu nhiên, có

tính đẳng hướng.
Ở biên giới hạt các nguyên
tử sắp xếp không trật tự.
Phương tinh thể đổi chiều
qua biên giới hạt.


ĐĨA CẤP ĐỘ HẠT

σ ch

k
= σo +
d


III/ QUÁ TRÌNH KẾT TINH
Chất lượng vật đúc phụ thuộc vào quá trình
kết tinh.
 Là quá trình hình thành liên kết kim loại và
phát triển mạng tinh thể trong toàn bộ thể tích
khối kim loại lỏng.
 Gồm: sinh mầm & phát triển mầm
