KHVLCK chuong 1 cấu tạo MẠNG t THỂ của KL NGUYÊN CHẤT

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.75 MB, 62 trang )

GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC

1. Tên môn học: Khoa học vật liệu cơ khi
2. Thời lượng:
- Chinh qui: 60 tiết
+ 45 lý thuyết
+ 15 thảo luận
3. Sách và tài liệu tham khảo:
- Vật liệu học (tập 1+2): Vũ Minh Bằng +
Nguyễn Đức Văn (ĐHGTVT)

GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC

3. Sách và tài liệu tham khảo:
- Vật liệu học
Nghiêm Hùng (NXB KHKT)
- Vật liệu học
Lê Công Dưỡng (NXB KHKT)

GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC

3. Sách và tài liệu tham khảo:
- Vật liệu học
Lê Văn Cương (ĐHHH)
- Vật liệu học
Trần Thế San
Nguyễn Ngọc Phương
- Các sách và tài liệu trên mạng về vật liệu học.

GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC
4. Mục đich môn học:
- Giúp sinh viên hiểu được cấu tạo tế vi, cấu tạo mạng tinh thể của vật liệu cơ khi như thế nào.
- Giúp sinh viên hiểu được kim loại nóng chảy và đông đặc như thế nào, giải thich nguyên lý
nóng chảy đông đặc trên cơ sở khoa học.
- Giúp sinh viên hiểu được đặc tinh một số vật liệu hay sử dụng trong ngành kỹ thuật (gang,
thép…)
- Giúp sinh viên nắm được một số ký hiệu và tên gọi các loại vật liệu …

GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC

5. Phương pháp học tập:
- Lên lớp nghe giảng + ghi chép
- Về nhà nghiên cứu tài liệu (đọc sách +lên mạng tìm hiểu)
6. Hình thức thi cử:
- Đề thi tự luận.
- Đề đóng (2 câu - 90 phút ).
- Không được sử dụng tài liệu.
7. Điểm thành phần:
- Điểm danh.
- Kiểm tra.
- Phát biểu

GIỚI THIỆU VỀ MÔN HỌC

8. CHÚ Ý:
- Môn học rất khó hiểu.

- Có thể đọc tài liệu vẫn không hiểu.
- Dài và khó nhớ.

TRAO ĐỔI THẢO LUẬN

???

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

1. Khái niệm chung về kim loại
a. Định nghĩa kim loại:
- kim loại là vật thể sáng, dẻo có thể rèn được, có tinh dẫn điện, dẫn nhiệt cao
b. Các tính chất của kim loại:
Kim loại được sử dụng rộng rãi vì nó có nhiều tinh chất qui.
* Có cơ tinh tốt như Độ bền, Độ cứng cao, Độ dẻo tốt
* Có lý tinh tốt như dẫn điện, dẫn nhiệt tốt..
* Có hóa tinh ổn định
* Có tinh công nghệ cao: đúc, hàn, nhiệt luyện, gia công áp lực: rèn rập, kéo, cán, gia công bằng
cắt gọt: tiện, phay, bào, khoan, khoét, doa…

8

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại

a. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng

* Định nghĩa mạng tinh thể
- Mạng tinh thể lý tưởng là mô hình không gian, mô tả
qui luật sắp xếp các nguyên tử (chất điểm) trong vật
thể tinh thể.
- Mạng tinh thể không bị hạn chế về mặt kich thước
nó bao hàm cả khoảng không gian vô tận.

9

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại
b. Đặc điểm mạng tinh thể lý tưởng
- Mạng tinh thể có tinh chu kỳ nghĩa là qua hai chất
điểm bất kỳ ta vẽ một đường thẳng thì tất cả các chất
điểm nằm trên nó đều cách nhau

- Khoảng cách giữa hai chất điểm gần nhất được gọi là
chu kỳ tịnh tiến.

10

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại
b. Đặc điểm mạng tinh thể lý tưởng
- Mỗi chất điểm bất kỳ đều được bao quanh bởi
một số các chất điểm bằng nhau

- Số lượng các chất điểm bao quanh gần nhất
được gọi là số sắp xếp của mạng.

11

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại
b. Đặc điểm mạng tinh thể lý tưởng
- Toàn bộ mạng được xem như được tạo thành từ những hình khối đơn giản, giống nhau mà cách
sắp xếp các chất điểm trong khối đó xem như đại diện cho toàn mạng gọi là ô cơ sở (ô cơ bản).

12

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại
c. Một số khái niệm
* Mặt tinh thể
- Định nghĩa: là mặt phẳng đi qua một số các chất điểm trong mạng tinh thể.
+ Trong mạng tinh thể có vô số mặt tinh thể
- Đặc điểm: các mặt tinh thể song song nhau thì có tinh chất giống nhau.

46

13

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại
c. Một số khái niệm
* Phương tinh thể
- Định nghĩa: là đường thẳng đi qua một số chất điểm trong mạng tinh thể.
Ví dụ: phương AB, AD, DC, BC là phương tinh thể
- Đặc điểm: phương tinh thể song song với nhau thì có các tinh chất giống nhau.

phương tinh thể

46

14

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

2. Cấu tạo mạng tinh thể lý tưởng của kim loại
c. Một số khái niệm
* Điểm trống (lỗ hổng)
- Do kim loại cấu tạo bởi các nguyên tử hình cầu vì vậy giữa các quả cầu luôn có những khoảng
trống.
- Hình dạng điểm trống được tạo bởi các đa diện cong.
- Để dễ nghiên cứu người ta coi kich thước điểm trống là một quả cầu tròn nội tiếp trong khoảng
trống đó.

46

15

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

3. Cách xây dựng mạng tinh thể lý tưởng
- Trong không gian dựng hệ tọa độ Oxyz có gốc O, và các góc: α là góc hợp bởi (oy và oz), β là góc
hợp bởi (ox và oz), γ là góc hợp bởi (ox và oy).
- Lần lượt đặt cùng gốc O ba véc tơ:

lên 3 trục tọa độ ox, oy, oz

uuur r uuur r uuur r
OA = a , OB = b, OC = c

- Xây dựng khối hộp 6 mặt gốc tại O trùng với gốc trục
tọa độ.
- Ba cạnh là

r r r
a , b, c

- Ba góc: α, β, γ.
- Gắn các nguyên tử (chất điểm) vào ô cơ bản.

16

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

3. Cách xây dựng mạng tinh thể lý tưởng:

- Thể tich ô cơ bản chứa 1 nguyên tử gọi là ô cơ bản đơn giản.
- Thể tich ô cơ bản chứa hơn 1 nguyên tử gọi là ô cơ bản phức tạp.

46

17

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

3. Cách xây dựng mạng tinh thể lý tưởng
- Một số qui định trong mạng tinh thể:
+ Vị tri nguyên tử chiếm chỗ được gọi là nút mạng
+ Đường nối tâm của 2 nguyên tử gọi là phương

Nút mạng

Phương mạng

mạng
+ Mặt phẳng qua tâm của ba nguyên tử không thẳng
hàng gọi là mặt mạng.

18

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)

- Ô cơ sở là hình lập phương có chiều dài cạnh là a.
- Vị tri các nguyên tử trong ô cơ sở ở 8 góc và có một nguyên tử nằm ở tâm của khối cơ sở.
- Số nguyên tử (n) thuộc một khối cơ sở là: 2 nguyên tử.

19

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
- Mỗi nguyên tử bất kỳ của mạng đều được bao quanh bởi 8 nguyên tử cách đều gần nhất nên số sắp
xếp (số phối vị) có ký hiệu K8
- Ta thấy không phải toàn bộ thể tich mạng được điền kin bởi các nguyên tử do theo các phương khác
nhau bố tri nguyên tử khác nhau. Theo phương đường chéo các nguyên tử xit nhau, nhưng theo
phương của cạnh khối các nguyên tử không xit nhau

20

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
- Đánh giá mức độ sắp xếp các nguyên tử trong mạng người ta đưa ra khái niệm mật độ nguyên tử.
* Mật độ xếp chặt của mặt (Ms): Là tỷ số diện tich của tất cả các nguyên tử trên vùng chọn trước
chia cho diện tich của vùng đó.

nsπ r 2
Ms =

.100%
s

46

ns: là số lượng nguyên tử tính trên diện tích S của mặt tinh thể
đã cho

21

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
* Mật độ xếp chặt của mặt (Ms):
Đối với mạng lập phương thể tâm thì mặặ̣t chứa hai đường chéo của
khối là mặt chặt nhất, nên ta xét mặt này

Ta có:

BD ' = a 3 = 2d ⇒ d =

a 3
a 3
⇒r=
2
4

Vậy:

ns .π r 2
Ms =
.100% =
s

2

1
 a 3
÷
 4 + 1÷π 
4
4

 

a.a 2
46

.100% = 83, 4%
22

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
* Mật độ xếp chặt toàn mạng (Mv):
Là tỷ số thể tich của tất cả các nguyên tử trong ô cơ sở trên thể tich của ô cơ sở V.

4
n. π r 3
Mv = 3
.100%
V

Công thức:

Thay r và v vào ta có:
3

Mv =

4 a 3
2. π 
÷
3  4 
a

3

46

.100% = 68%
23

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
* Lỗ hổng khối 8 mặt:
- Vị tri tâm lỗ hổng ở điểm giữa các cạnh và tâm của các mặt của khối cơ sở, mỗi lỗ hổng được bao
bọc bởi 6 nguyên tử tạo thành khối 8 mặt.
- Kich thước lỗ hổng được xác định bằng đường kinh tối đa của một hình cầu nằm lọt trong lỗ hổng
đó.

dlh8 m = 0.154d

(d là đường kính nguyên tử kim loại)

24

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO MẠNG T THỂ CỦA KL NGUYÊN CHẤT

4. Khảo sát các mạng tinh thể thường gặp trong kim loại
a. Khảo sát mạng lập phương thể tâm (tâm khối-A2, K8)
* Lỗ hổng khối 8 mặt:

1
1
nlh8 m = 12canh + 6mat = 6
4
2

- Số lượng lỗ hổng:

46

KHVLCK chuong 1 cấu tạo MẠNG t THỂ của KL NGUYÊN CHẤT

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về