4 1 sai sót cấu trúc

SAI SÓT FRENKEL VÀ SCHOTTKY• Sai sót Frenkel Để cân bằng điện tích, luôn có cặp lỗ trống cation và cation xen vào nút mạng.. Hay cation chuyển vào nút mạng.. • Sai sót Schottky Để mạn

SAI SÓT

CÁC LO I SAI L CH HAY SAI SÓT Ạ Ệ

 In metals, a self interstitial introduces relatively large

• Ô trống có thể ở vị trí cation và anion

Adapted from Fig 5.2, Callister & Rethwisch 3e

(Fig 5.2 is from W.G Moffatt, G.W Pearsall, and

J Wulff, The Structure and Properties of

Materials, Vol 1, Structure, John Wiley and Sons,

Inc., p 78.)

Cation Interstitial Cation Vacancy

Anion Vacancy

SAI SÓT FRENKEL VÀ SCHOTTKY

• Sai sót Frenkel

Để cân bằng điện tích, luôn có cặp lỗ trống cation và cation xen

vào nút mạng Hay cation chuyển vào nút mạng

• Sai sót Schottky

Để mạng cân bằng điện tích, chuyển một cation và một anion, tạo hai ô trống.

Adapted from Fig 5.3, Callister & Rethwisch 3e

(Fig 5.3 is from W.G Moffatt, G.W Pearsall, and

Schottky Defect

Năng lượng hoạt hóa–

energy required for formation of vacancy

XÁC Đ NH NĂNG L Ị ƯỢ NG HO T HÓA Ạ

SAI SÓT TRONG POLYMER

 Sai sót trong t ng ph n chu i và t p ch t đ u và m t phía c a chu i ừ ầ ỗ ạ ấ ở ầ ộ ủ ỗ

Adapted from Fig 5.7,

Callister & Rethwisch 3e.

 Ví d , sterling b c 92.5% Ag, 7.5% Cu.Tác d ng ụ ạ ụ

c a đ ng làm tăng c ng đ và ch ng ăn mòn ủ ồ ườ ộ ố

12

DUNG D CH R N Ị Ắ

 Dung d ch r n: H đ ng nh t có t hai c u t tr lên.ị ắ ệ ồ ấ ừ ấ ử ở

 Ch t tan là ng.t có l ng ít, dung môi là ng.t có l ng ấ ố ượ ố ượnhi u C u trúc tinh th th ng gi ng dung môi nh ng ề ấ ể ườ ố ưtham s m ng thay đ i.ố ạ ổ

 Các ng.t t p ch t t o d.d r n trong kim lo i (h p kim) ử ạ ấ ạ ắ ạ ợ

 D.d r n hình thành khi thêm Cu (ch.tan) vào Al (d.môi) ắ

Không có s thay đ i c u trúc, ự ổ ấ nh ng tham s m ng có ư ố ạ

th thay đ i (đ nh lý Varne) ể ổ ị

 Ng.t t p ch t (Cu) phân b ng u nhiên trong ch.r n ử ạ ấ ố ẫ ắ

 Sai sót t p ch t trong d.d r n có th là sai sót th ho c ạ ấ ắ ể ế ặsai sót l n ẫ

SAI L CH TRONG KIM LO I Ệ Ạ

Điều gì xảy ra khi tạp chất (B) được đưa vào vật chủ (A)?

• Solid solution of B in A (random distribution of point defects)

• Dung dịch rắn B trong A có thêm hạt pha mới, thường giàu B

OR

Dung dịch rắn thế (e.g., Cu in Ni) Dung dịch rắn xen kẽ(e.g., C in Fe) .

Pha thứ hai khác biệt thành phần có thể khác cấu trúc

QUI T C HUME - ROTHERY Ắ

Qui t c ắ Hume-Rothery: nh ng đi u ki n c ữ ề ệ ơ

b n cho m t nguyên t hòa tan vào kim lo i, ả ộ ố ạ

3. Cùng hóa tr Kim lo i hóa tr th p có xu h óng hòa tan ị ạ ị ấ ư

trong kim lo i hóa tr cao, ạ ị

DUNG D CH R N TH Ị Ắ Ế

CU & NI

Element Atomic

Radius (nm)

Crystal Structure negativit Electro-

0.060

0.1445 0.1431 0.1253 0.1249 0.1241

0.1246

0.1376 0.1332

FCC

FCC FCC HCP BCC BCC FCC FCC HCP

1.9 2.5

1.9 1.5 1.8 1.6 1.8 1.8 2.2 1.6

+1 +3 +2 +3 +2 +2 +2 +2

SAI SÓT Đ ƯỜ NG TRONG CH T Ấ

R N Ắ

• là dạng sai sót đường,

• sự trượt giữa các mặt tinh thể khi lệch mạng

• biến dạng vĩnh viễn (dẻo).

Lệch mạng:

Zn (HCP):

• trước biến dạng • sau khi tác dụng lực

Bước trượt

Trục lệch: Biên của mặt kết thúc trong tinh thể ()

Xung quanh biên, mạng bị biến dạng

Vector Burger b

vuông góc () với

• Dịch chuyển lệch cần tiếp xúc được với một nửa mặt

nguyên tử (từ trái sang phải)

• Liên kết qua mặt trượt bị bẻ gãy và tái tạo lại Biến dạng đàn hồi của phần lớn tinh thể có được nhờ sự dịch

L CH XO N Ệ Ắ

Bi n d ng xo n:ế ạ ắ

Bi n d ng do xo n m t tinh th quanh đ ng l ch ế ạ ắ ặ ể ườ ệ

m ng; k t qu bi n d ng tr t (ạ ế ả ế ạ ượ shear deformation)

b song song () v i đ ng l ch m ng.ớ ườ ệ ạ

 Giá tr vector Bugger: ị

 a: h ng s m ng, u,v,w: ch ph ng tinh th ch a b ằ ố ạ ỉ ươ ể ứ

 n=1 l ch đ n v , n nguyên: l ch hoàn ch nh, n ệ ơ ị ệ ỉ

không nguyên: l ch không hoàn ch nh ệ ỉ .

] [ a u v w n

b 

2 2

2

a u v w n

• T o bi n d ng d o, ạ ế ạ ẻ

• Ph thu c vào liên k t b b gãy ụ ộ ế ị ẻ

d n ầ

Plastically stretched zinc

single crystal.

• N u l ch m ng không d ch ế ệ ạ ị

chuy n, không x y ra bi n d ng ể ả ế ạ

CHUY N D CH C A L CH M NG Ể Ị Ủ Ệ Ạ

Lực tác dụng tối thiểu cần cho chuyển động

lệch khi bắt đầu biến dạng dẻo

f

1

2exp

1

2



    b v

TÍNH CH T C A L CH Ấ Ủ Ệ

Năng l ng và chuy n đ ng c a l ch m ng: ượ ể ộ ủ ệ ạ

E = G.b2.L

h s (0,5 – 1); G:modul tr t; b: giá tr vector ệ ố ượ ị

Bugger; L: chi u dài l ch ề ệ

L c căng T: ự

T = E/L = G.b2

 Khi bi n d ng d o, s l ch m ng tăng t i gi i h n phá h y, ế ạ ẻ ố ệ ạ ớ ớ ạ ủ

có th t i 10 ể ớ 10 mm -2

L CH M NG KHI GIA CÔNG Ệ Ạ

NGU I Ộ

26

• Hợp kim Ti sau khi gia công nguội

• Lệch mạng cản trở lẫn nhau khi gia công nguội

• Sự di chuyển lệch khó khăn hơn

• Có thể quan sát lệch mạng trên ảnh KHV điện tử

Transmission electron

micrograph of Ti alloy – dark

lines are dislocations

(Callister: Materials Science and Engineering)

Lệch mạng do đâu?

Mật độ lệch:

-Tổng chiều dài lệch mạng

trên một đơn vị thể tích hoặc

trên một đơn vị diện tích mặt

cắt

-Thường 105/cm2 – 1012/cm2

Hình thành trong quá trình

tạo hình

Mật độ tăng tới giá trị tới

hạn khi biến dạng đàn hồi

Các lệch mạng sinh ra từ các Mô phỏng biến dạng đàn hồi

 Giảm Tnc , hoạt tính cao, tăng k.tán

(a) Các ng.tử vùng tiếp giáp 3 hạt

không cân bằng, không trật tự, vô

định hình)

(b)Các hạt và biên hạt trong thép

không rỉ : mật độ hạt ở biên rất

thấp

SAI L CH X P, M T Đ I TINH Ệ Ế Ặ Ố

 M t đ i tinh: ặ ố m t d ng ộ ạSLX, hình thành khi k t ếtinh (ho c pha r n).ặ ở ắ

G d



.2

)

.( 2 3



mirror

căng bề mặt + nhiệt tỏa ra

trong quá trình tạo bề mặt:

SAI L CH KH I Ệ Ố

32

Sai lệch có kích thước lớn trong không gian

ba chiều của tinh thể.

b n h n (hóa b n) ề ơ ề

 C s hóa b n: gi m t c đ ơ ở ề ả ố ộlan truy n l chề ệ

const







Đ N TINH TH , ĐA TINH TH , TEXTUA Ơ Ể Ể

 Đ N TINH TH VÀ ĐA TINH Ơ Ể

 Kéo Al: h ng [111]//h ng kéo ướ ướ

 Khi k t tinh, textua kim lo i ế ạ theo h ng ngu i (T gi m) ướ ộ ả

 Đa tinh th có textua s d ể ẽ ị

h ng (tăng theo textua, gi m ướ ả theo h ng cuông góc textua) ướ

 Ứ ng d ng: Lõi bi n th thép Si ụ ế ế

nh m gi m t n th t đi n năng ằ ả ổ ấ ệ

c a lõi thép làm bi n th ủ ế ế

36

KHV QUANG H C Ọ

• Phát hiện sai lệch (mạng)

Độ phóng đại tới 2000X

- Mài bề mặt (e.g., scratches)

- Ăn mòn axit (tẩm thực) reflectance, depending on crystal

orientation

Micrograph of brass (a Cu-Zn alloy) crystallographic planes

• thể hiện như một đường tối,

• thay đổi trong tinh thể

(đổi hướng qua biên)

.

Adapted from Fig 5.19(a) and (b), Callister

& Rethwisch 3e (Fig 5.19(b) is courtesy

of L.C Smith and C Brady, the National Bureau of Standards, Washington, DC [now the National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD].)

(a)

40

SAI SÓT M T – XO N Ặ Ắ

 L c tr t gây chuy n d ch các ng.t Các ng.t nh n m v ự ượ ể ị ử ử ư ằ ề

m t phía c a m t (xo n biên) và các nguyên t khác đ i ộ ủ ặ ắ ử ố

L ng bi n d ng nh so v i tr t ượ ế ạ ỏ ớ ượ

H TH NG TR Ệ Ố ƯỢ T

Brass (90 micron scale bar)

CHANGE IN MICROSTRUCTURE DUE TO COLD WORK

BI N D NG ĐA TINH TH Ế Ạ Ể