giới thiệu về vật liệu

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (10.8 MB, 37 trang )

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

GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU

VẬT LIỆU LÀ GÌ?

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

Kỹ thuật vật liệu

Thiết kế, chế tạo vật liệu có cấu

trúc phù hợp với tính chất vật

liệu theo yêu cầu sử dụng

Khoa học vật liệu

Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu

trúc và tính chất vật liệu

Gia cơng, chế tạo

Tổ chức, Cấu trúc

Tính chất

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

PHÂN LOẠI VẬT LIỆU

Kim
loại
Polymer Ceramic
Composite
4 1
2
3

4 nhóm vật liệu chính:
+ VL kim loại:

+ Ceramic:

+ Polymer:
+ Composite:

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

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

Vai trò của vật liệu

Đối tượng của vật liệu học:

 Mối quan hệ giữa tính chất, cấu trúc & gia công vật liệu

 Thiết kế, lựa chọn, gia công vật liệu phù hợp yêu cầu sử dụng

Tính chất: - cơ học (cơ tính)
- vật lý (lý tính)

- hóa học (hố tính)

- cơng nghệ và sử dụng

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

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)

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

Liên kết kim loại:
Tính kim loại :

1.1 Cấu tạo và liên kết nguyên tử của vật liệu kim loại

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

Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật chất
Chất khí: các nguyên tử,

phân tử chuyển động hỗn
loạn

1.1 Cấu tạo và liên kết nguyên tử của vật liệu kim loại

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

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

Chất rắn vơ định hình: cấu trúc giống
chất lỏng trước khi đông đặc

Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật chất

1.1 Cấu tạo và liên kết nguyên tử của vật liệu kim loại

Chất rắn giả tinh thể: có cấu trúc giả tinh
thể với trục đối xứng bậc 5, bậc 10.

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

1.2. Khái niệm về mạng tinh thể

Nối tâm các nguyên tử sắp xếp trật tự bằng các đường
thẳng tưởng tượng -> Mạng tinh thể

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

Ô cơ sở



b



a



c

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

7 hệ tinh thể ( 7 Crystal system)

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11></div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

MỘT SỐ CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU

CaTiO3 – Calcium Titanate

K3C60 is an interesting material because of its
superconducting properties (Tc = 20 K) and metal
fullerides are the subject of much current research.
Sodium Chloride ( NaCl)

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

Nút mạng [[x,x,x]]: dùng để biểu thị toạ độ của các nguyên tử

O
A
C
D
E
F
H
x
y
z
B
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

Hai phương // có cùng chỉ số

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

Họ phương, ký hiệu <uvw> ?

CHỈ SỐ MILLER CỦA PHƯƠNG MẠNG VÀ MẶT NGUYÊN TỬ

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

Chỉ số mặt (hkl):

Họ mặt, ký hiệu {hkl}:???

Cách xác định chỉ số mặt:???
- Mặt tinh thể :

- Hai mặt tinh thể // có cùng chỉ số

O
A
B
C
D
E
F
H
x
y
z

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

Chỉ số mặt (chỉ số Miller-Bravais) (hkil):

i = - (h+k)

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

1.3. Một số cấu trúc tinh thể điển hình của vật rắn kim loại

a) Lập phương tâm khối (A2): Cr; W; Mo; Feα

Số nguyên tử trong một ơ cơ sở: Nơ =
Bán kính ngun tử: rnt =

Mặt xếp chặt nhất:

Phương xếp chặt nhất:
Mv = vnt /Vô =

Ô cơ sở : Khối lập phương cạnh bằng a.

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

a) Lập phương tâm khối (A2)

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

Kim loại có kiểu mạng A2: Fe, Cr, Mo, W……

Lỗ hổng 4 mặt: ¼ trên cạnh nối điểm giữa 2 cạnh đối diện, dlh = 0,291dng.t
Lỗ hổng : ………..
Kích thước lỗ hổng: ………

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

Số nguyên tử trong một ơ cơ sở: Nơ =
Bán kính ngun tử: rnt =

Mặt xếp chặt nhất:

Phương xếp chặt nhất:
Mv = vnt /Vô =

Ô cơ sở : Khối lập phương cạnh bằng a.

b) Lập phương tâm mặt (A1): Au; Ag; Cu; Al; Ni; Feγ

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

Lập phương tâm mặt (A1)

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

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

c) Sáu phương xếp chặt (A3): Zn; Mg; Tiα, Be, Cd, Zr

c

a

1.3.1. Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại

Số nguyên tử trong một ô cơ sở: Nô =
Bán kính nguyên tử: rnt = a/2; c/a =
Mặt xếp chặt nhất:

Phương xếp chặt nhất:
Mv = vnt /Vô =

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

c

a

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

1.3.2. Sai lệch trong mạng tinh thể

Phân loại: Sai lệch điểm, Sai lệch đường, Sai lệch mặt

a) Sai lệch điểm: kích thước nhỏ (cỡ vài nguyên tử) theo 3 chiều

K/n: các nguyên tử nằm sai vị trí quy định → a/h tính chất

Nguyên tử tạp chất

thay thế xen kẽ

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

b) Sai lệch đường – lệch: kích thước nhỏ cỡ vài nguyên tử theo 2

chiều và lớn theo chiều thứ ba.

Lệch biên: chèn thêm bán mặt vào nửa trên của mạng tinh thể lý tưởng.

Trục
lệch

Véctơ Burger: đóng kín
vịng vẽ trên mặt phẳng
vng góc với trục lệch

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

b // trục lệch.

trục lệch

Lệch xoắn: hai phần của mạng tinh thể trượt tương đối so với nhau một
hằng số mạng. Các nguyên tử trong vùng lệch sắp xếp theo hình xoắn ốc.

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

Mật độ lệch ρ :

Ý nghĩa của lệch:

+ Lệch biên:
+ Lệch xoắn:

Đặc trưng về lệch

 

3
















cm

cm

V

l

lêch
+ Yếu tố ảnh hưởng:

- Kim loại sạch ở trạng thái ủ ρ = 108 cm-2

- Hợp kim và kim loại sau biến dạng nguội : ρ = 1010- 1012 cm-2

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

c) Sai lệch mặt : kích thước lớn theo hai chiều và nhỏ theo chiều thứ ba,
tức có dạng của một mặt.

biên giới hạt và siêu hạt bề mặt ngoài tinh thể.

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

1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

1.4.1. Điều kiện kết tinh

Biến đổi năng lượng khi kết tinh

Độ quá nguội :

G

L

G

R

T

0

N

ăng

lượng

tự

do,

G

Nhiệt độ, T

ΔG

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28></div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

1.4.2. Hai quá trình của sự kết tinh

a) Tạo mầm

Mầm : ……….

Mầm tự sinh: r > rth = 2σ/ΔGv (ΔT tăng → ΔGv tăng → rthgiảm) .

Mầm ký sinh:………...

………

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

1.4.3. Sự hình thành hạt tinh thể

+ Mỗi mầm phát triển thành 1 hạt, hạt phát triển trước to hơn

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

1.4.3. Sự hình thành hạt tinh thể

Hình dạng hạt tinh thể phụ thuộc phương thức làm nguội

+ Nguội đều theo mọi phương + Nguội nhanh theo hai phương

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

1.4.4. Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đúc

</div>
(33)<div class='page_container' data-page=33>

1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

1.4.4. Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đúc

Biến tính:………..

………

Tác động vật lý : rung, siêu âm, đúc ly tâm,…

Tạo mầm ngoại lai: Kim loại có kiểu mạng tương tự (Ti),

hoặc chất tạo oxyt, nitrit Al2O3, AlN, khi đúc thép.

</div>
(34)<div class='page_container' data-page=34>

1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại

1.4.5. Cấu tạo thỏi đúc

a) Ba vùng tinh thể của thỏi đúc

+ Lớp vỏ ngoài:………..
+ Vùng tiếp theo:………
………..
+ Vùng ở giữa:………

b) Khuyết tật của vật đúc:

+ Rỗ co và lõm co:
+ Rỗ khí :

+ Thiên tích:

2

1

</div>
(35)<div class='page_container' data-page=35>

1.4.5. 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

</div>
(36)<div class='page_container' data-page=36>

1.4.5. Đơn tinh thể và đa tinh thể

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

thông số mạng nhưng định hướng khác nhau

Đặc điểm của đa tinh thể:

- các hạt: ……….

- biên hạt: ………...

………...

</div>
(37)<div class='page_container' data-page=37>

1.4.5. Đơn tinh thể và đa tinh thể

</div>

giới thiệu về vật liệu

<b>GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU</b>

<b>Kỹ thuật vật liệu</b>

Thiết kế, chế tạo vật liệu có cấu

trúc phù hợp với tính chất vật

liệu theo yêu cầu sử dụng

<b>Khoa học vật liệu</b>

Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu

trúc và tính chất vật liệu

<b>Gia cơng, chế tạo</b>

<b>Tổ chức, Cấu trúc</b>

<b>Tính chất</b>

<b>PHÂN LOẠI VẬT LIỆU</b>

<b>Vai trò của vật liệu</b>

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

<i><b>1.2. Khái niệm về mạng tinh thể</b></i>

<b>Ô cơ sở</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>MỘT SỐ CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU</b>

<b>1.3. Một số cấu trúc tinh thể điển hình của vật rắn kim loại</b>

<b>c</b>

<b>a</b>

<b>1.3.1. Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại</b>

<b>c</b>

<b>a</b>

<b>1.3.2. Sai lệch trong mạng tinh thể</b>

 















<i><sub>cm</sub></i>

<i>cm</i>

<i>cm</i>

<i>V</i>

<i>l</i>

<b>1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại</b>

<b>1.4.1. Điều kiện kết tinh</b>

<b><sub>G</sub></b>

<b>G</b>

<b>T</b>

<b>N</b>

<b>ăng </b>

<b>lượng </b>

<b>tự </b>

<b>do,</b>

<b> G</b>

<b>Nhiệt độ, T</b>

<b>ΔG</b>

<b>1.4.2. Hai quá trình của sự kết tinh</b>

<b>1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại</b>

<b>1.4.3. Sự hình thành hạt tinh thể</b>

<b>1.4.3. Sự hình thành hạt tinh thể</b>