BÀI GIẢNG VẬT LIỆU HỌC CƠ KHÍ

MÔN VẬT LIỆU HỌC CƠ KHÍ
CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC TINH THỂ VÀ SỰ HÌNH THÀNH
CHƯƠNG 2: BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH
CHƯƠNG 3: HỢP KIM VÀ GIẢN ĐỒ PHA
CHƯƠNG 4: NHIỆT LUYỆN THÉP
CHƯƠNG 5: THÉP VÀ GANG
CHƯƠNG 6: HỢP KIM MÀU VÀ BỘT
CHƯƠNG 7: VẬT LIỆU VÔ CƠ – CERAMIC
CHƯƠNG 8: VẬT LIỆU POLYME
CHƯƠNG 9: VẬT LIỆU COMPOZIT

1


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

NỘI DUNG CƠ BẢN “CHƯƠNG 1” CẦN NẮM VỮNG

-Mô tả mạng (A2), (A1), (A3),

?

- Dạng thù hình, ví dụ minh hoạ ?
-Cấu tạo tinh thể thỏi đúc, các PP làm nhỏ hạt?
-Các dạng sai lệch mạng tinh thể?
-Điều kiện, quá trình của sự kết tinh?

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

2


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.1. Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại nguyên chất(TH TNC)
1.1.1. Các đặc tính của kim loại

a.Định nghĩa kim loại
KL là vật thể sáng, có độ dẻo cao nên có tính gia công tạo
hình bằng biến dạng tốt (rèn, dập, cán, kéo ...), có tính dẫn
điện và dẫn nhiệt tốt.

b.Cấu tạo nguyên tử kim loại
Proton(P), Notron(N), electoron(e)
c. Phân loại kim loại
- KL đen: Thép và gang
- KL màu: Au, Ag, Al, Cu, Zn ...

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

3


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.1. Cấu tạo mạng tinh thể của kim loại nguyên chất(TH TNC)
1.1.2. Các dạng liên kết nguyên tử

a.Liên kết cộng hóa trị

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

4


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

5


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

6


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

7


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1. 2. Sắp xếp nguyên tử trong vật chất(TH-TNC)
1.2.1 Trật tự không hoàn toàn – chất khí
Trong chất khí, nguyên tử sắp xếp hỗn loạn, không có trật tự. Khoảng cách nguyên tử không cố định mà nó phụ
thuộc vào thể tích của bình chứa
1.2.2 Trật tự lý tưởng – chất rắn tinh thể
Trong chất rắn tinh thể mỗi nguyên tử có vị trí hoàn toàn xác định với các nguyên tử bên cạnh hay ở gần - trật tự gần, và
cả với những nguyên tử khác ở xa hơn - trật tự xa.

- Do có sắp xếp trật tự nên chất rắn tinh thể có cấu trúc tinh
thể được xác định bằng kiểu mạng tinh thể,

H 1.1. Cấu trúc mạng tinh thể
lập phương (đơn giản).
BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

8


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.2.3 Chất lỏng, chất rắn vô định hình và tinh thể
a. Chất lỏng:
Chất lỏng có cấu trúc giống tinh thể chất rắn là các nguyên tử có xu hướng tiếp xúc nhau trong những nhóm nhỏ
của một không gian hình cầu cỡ 0,25nm nên không chịu nén. Nguyên tử sắp xếp có trật tự nhưng không ổn định, dễ bị
phá vỡ bởi dao động nhiệt và dễ hình thành với các nguyên tử khác
b. Chất rắn vô định hình
Mộ số chất ở trạng thái lỏng có độ sệt cao các nguyên tử không có đủ độ linh hoạt để sắp xếp lại theo chuyển pha lỏng rắn, chất rắn tạo thành không có cấu trúc tinh thể - Chất rắn vô định hình. VD SiO2
c. Chất rắn vi tinh thể
0
Khi làm nguội rất nhanh từ trạng thái Lỏng – rắn (∼1000 C)thu được cấu trúc tinh thể hạt rât nhỏ cỡ nm

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

9


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.3 Khái niệm về mạng tinh thể
1.3.1 tính đối xứng
Trong mạng tinh thể bao giờ cũng mạng tính đối xứng( trục, tâm, mặt đối
xứng)
1.3.2 Ô cơ sở
Được xây dựng trên ba vectơ đơn vị a, b, c tương ứng với ba trục toạ độ
Ox, Oy, Oz đặt trên ba cạnh của ô như H1.2.
Mô đun của ba vectơ đó a, b, c là kích thước của ô cơ sở còn gọi là
hằng số mạng hay thông số mạng, vì chúng đặc trưng cho từng nguyên tố hoá

học hay đơn chất. Các góc α, β, γ hợp bởi các vectơ đơn vị.
Chỉ số phương: Đường chéo [111], [110], [100]
Chỉ số miller của mặt tinh thể:
Mặt tinh thể là Mp được tạo nên bởi ít nhất 3 nút mạng, có thể coi tinh
thể gồm các mặt tinh thể giống nhau, song song với nhau và cách đều nhau. Ký
hiệu bằng chỉ số (h, k, i)

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

10


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.3.3 Mật độ nguyên tử:
+ Mật độ Sắp xếp Ml = l / L; Ms = s / S; Mv = v / V;
Với; l, s, v lần lượt là chiều dài, diện tích, thể tích bị nguyên tử (ion)chiếm chỗ,
L, S, V lần lượt là tổng chiều dài, diện tích, thể tích đem xét.
+ Số sắp xếp: Số sắp xếp (còn gọi là số phối trí hoặc số toạ độ) là số lượng nguyên tử cách đều gần nhất một nguyên tử đã cho. Số sắp xếp càng
lớn chứng tỏ mạng tinh thể càng dày đặc
+ Lỗ hổng: Lỗ hổng là không gian trống bị giới hạn bởi hình khối nhiều mặt mà mỗi đỉnh khối là tâm nguyên tử, ion nút mạng. Kích

thước lỗ hỏng được đánh giá bằng đường kính hay bán kính của quả cầu lớn nhất có thể đặt lọt vào không gian trống đó. Hình dạng,
kích thước lỗ hổng phụ thuộc vào cấu trúc (kiểu) mạng. Kích thước lỗ hỏng đóng vai trò quyết định cho phép các nguyên tử khác loại
hoà trộn vào, đặc biệt là á kim vào KL.

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

11


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.4 Cấu trúc tinh thể điển hình của chất rắn
1.4.1. Cấu trúc tinh thể của chất rắn với liên kết kim loại

Chú ý: với mạng chính phương
tâm khối A2 thì các cạnh ô cơ
sở a=b≠c, đó là kiểu mạng của
mactenxit khi tôi (chương 4)

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

12


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

13

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

14


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

15


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

16


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

17


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

Chú ý:
- Nếu c/a =1,57-1,64 xếp
chặt
- Nếu ngoài khoảng trên là
không xếp chặt

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

18


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

19

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.4.2 Dạng thù hình

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

20


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

21


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

1.5 Sai lệch mạng tinh thể (Tự học - tự NC)
1.5.1 Sai lệch điểm

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

22


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

23


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

24


CHƯƠNG 1: CẤU TẠO KIM LOẠI VÀ HỢP KIM

BÀI GIẢNG MÔN: VẬT LIỆU CƠ KHÍ

Page

25