Week1 2 crystal structure

Các phương hoặc mặt song song nhau, cách sắp xếp nút mạng giống nhau sẽ có cùng ký hiệu CÁCH XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TINH THỂ • Từ gốc trục tọa độ vẽ đường thẳng song song với phương cần xác địn

Trang 1

KIM LOẠI HỌC VẬT LÝ

Nguyễn Văn Hoàng – VL & CNVL

Hoangmta01@gmail.com

NỘI DUNG

• Chương 1: Cấu trúc tinh thể

• Chương 2: Kết tinh

• Chương 3: Biến dạng kim loại

• Chương 4: Giản đồ pha

• Chương 5: Ủ và thường hóa thép

• Chương 6: Tôi và ram thép

• Chương 7: Hóa bền bề mặt

• Chương 8: Thép và gang

• Chương 9: Hợp kim màu

1/25/2015 9:59 PM Nguyễn Văn Hoàng 2

KHÁI NIỆM

•Vật liệu là gì?

•Vật liệu học là gì?

Vật liệu là những vật rắn

PHÂN LOẠI

Kim loại

Compozit

Polyme

dẫn điện

Silicon

Bán dẫn Siêu dẫn

ỨNG DỤNG

Trang 2

ỨNG DỤNG

Nhôm 5-10%

Chất dẻo 10

-20%

Các chất

khác

Hợp kim sắt 50 -60%

(15-20 HSLA)

NỘI DUNG 30/15WEEK

Phần 1

Cơ sở vật liệu học

(9 LT)

Phần 2 Nhiệt luyện thép

(12LT)

Phần 3

Các loại vật liệu (9LT)

•Cấu tạo vật liệu

•Kết tinh

•Biến dạng dẻo

•Giản đồ pha

•Ủ và thường hóa

• Tôi và ram

•Hóa bền bề mặt

• Thép và gang

•Hợp kim màu

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• Vật liêu học – Bộ môn vật liệu – HVKTQS,

2007

• Vật liệu học – Lê Công Dưỡng – NXB KHKT

-Hà Nội 1997

• Kim loại học và nhiệt luyện – Nghiêm Hùng –

Hà Nội 1979

THI - KIỂM TRA

• Điểm chuyên cần

- Điểm danh trên lớp

• Điểm thường xuyên

- Kiểm tra giữa kỳ 2 bài

- Làm bài tập

• Điểm thi (Viết)

- ĐK dự thi: Nghỉ học không quá 20%(≤3B), thi giữa kỳ ít nhất 1 bài ≥ 5đ;

- Thi viết: 2 câu (60 phút)

CHƯƠNG 1: CẤU TẠO VẬT LIỆU

• Các khái niệm cơ bản

• Các kiểu mạng tinh thể

Các trạng thái tồn tại của vật chất

Trang 3

CÁC TRẠNG THÁI TỒN TẠI CỦA VẬT CHẤT

Tinh thể thạch anh – SiO2

How do atoms assemble into solid structures?

How does the density of a material depend on its structure?

When do material properties vary with the sample (i.e., part) orientation?

KHÁI NIỆM TINH THỂ

Vật có hình dáng đối xứng nhất định, phản ánh quy luật sắp xếp

nguyên tử bên trong vật liệu

Hoa tuyết Tinh thể silic Tinh thể đường

Trang 4

MẠNG TINH THỂ

Mạng tinh thể: Là

mạng không gian

được tạo nên bởi

các ion, nguyên

tử, phân tử sắp

xếp theo một quy

luật hình học

nhất định

Ô CƠ BẢN

Ô cơ bản: Phần thể tích nhỏ nhất đặc trưng cho tinh thể

Ô CƠ BẢN NaCl

CÁCH CHỌN Ô CƠ BẢN

• Tính đối xứng

• Số cạnh và số góc bằng nhau nhiều nhất

• Số góc vuông nhiều nhất

• Thể tích nhỏ nhất

Trang 5

THÔNG SỐ MẠNG

• Kích thước cơ bản của mạng

tinh thể (các cạnh và các góc)

• Từ thông số mạng có thể tính

ra được các khoảng cách bất

kỳ trong mạng

• Đơn vị đo là Ăng-strôn (Å):

1Å = 10-8cm

1811-1863

a French physicist

KÝ HIỆU PHƯƠNG , MẶT TINH THỂ

- CHỈ SỐ MILLER

William Hallowes

Miller (6 April 1801

20 May 1880), British

crystallographer.

Các phương hoặc mặt song song nhau, cách

sắp xếp nút mạng giống

nhau sẽ có cùng ký hiệu

CÁCH XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TINH THỂ

• Từ gốc trục tọa độ vẽ đường thẳng song song với phương cần xác định

• Tìm tọa độ nút mạng gần gốc tọa độ nhất trên đường thẳng đó Nếu tọa độ nút mạng là số

nguyên (p, q, r) thì ký hiệu phương là [pqr]

• Nếu tọa độ là phân số thì qui đồng mẫu số Tử số

là u, v, w thì ký hiệu là [uvw]

• Nếu tọa độ có dấu âm thì trên đầu chỉ số tương ứng ghi dấu –

Ex:

Trang 6

CÁCH XÁC ĐỊNH MẶT TINH THỂ

• Tìm giao điểm mặt với 3 trục x, y, z Tọa độ 3

giao điểm là (p,0,0) (0,q,0) (0,0,r).

• Lấy nghịch đảo

• Quy đồng mẫu số Tử số là h, k, l thì ký hiệu mặt

là (hkl)

• Nếu tọa độ có dấu trừ thì đặt dấu – ở trên đầu chỉ

số tương ứng

NX: Các mặt song song có cách sắp xếp các nút giống nhau được

đại diện bằng ký hiệu mặt gần gốc nhất (nằm trong ô cơ sở) trong

số các mặt song song đó

Ex:

C(0,0, 1)

B(0,1, 0) A(1,0,

0)

Các kiểu mạng tinh thể

Element Aluminum Argon Barium Beryllium Boron Bromine Cadmium Calcium Carbon Cesium Chlorine Chromium Cobalt

Copper

Flourine Gallium Germanium Gold Helium Hydrogen

Symbol Al Ar Ba B Br Cd Ca C Cs Cl Cr Co F Ga Au He H

Atomic radius (nm) 0.143 -0.217 -0.149 0.071 -0.125 0.125 -0.122 0.122

-Crystal Structure FCC BCC Rhomb -HCP FCC Hex BCC -BCC HCP

FCC

Ortho.

Dia cubic FCC

-Adapted from Table, "Charac-teristics of Selected Elements", inside front cover, Callister 6e.

Characteristics of Selected Elements at 20C

Trang 7

Ⅻ 90% of the metals have either Body Centered

Cubic (BCC), Face Centered Cubic (FCC) or

Hexagonal Close Packed (HCP) crystal structure

BCC Structure FCC Structure HCP Structure

LẬP PHƯƠNG THỂ TÂM – A2 (K8)

- Các kim loại có kiểu mạng này là: Fe , Cr, W, Mo

- Số nguyên tử trong một ô cơ sở: n = 8.1/8+1 = 2

- Mật độ mặt sít chặt nhất:Ms(110)= 83,3%

Số sắp xếp, hay số phối trí K: Số lượng các nút bao

Trang 8

% 100 3

4 M

% 100

.

3 v

2

V

r n S

r

n

s

π π

Mật độ xếp : Là đại lượng đánh giá mức độ sắp xếp sít

% 68

% 100 x a

)

4

3

a

(

x

3

4

2

M

4

3

a

r

3

a

r

4

3

3 v

r r r r

a

a 2

% 3 , 83

% 100

2

)

4

3

.(

2

)

110

(

a

M s

π

Trang 9

LẬP PHƯƠNG DIỆN TÂM – A1

- Các kim loại có kiểu mạng này là: Fe , Cu, Ni, Al, Pb

- Số nguyên tử trong một ô cơ sở: n = 8.1/8 + 6.1/2= 4

- Số sắp xếp(số phối trí) của mạng: K = 12

- Mật độ khối:Mv = 74%

- Mật độ mặt sít chặt nhất:Ms(111) = 91%

- Số nguyên tử trong một ô cơ sở: n = 8.1/8 + 6.1/2 = 4

% 74

% 100 x a

) 4 2 a ( x 3 4 4

3 v

a 2

2 3 a 2 1 2 a x 2 3 a S

2 )

111 (

2 3 x 2

1 3 x 6

1

n(111)

% 91

% 100 x 2 3 a

) 4 2 a ( 2

2

) 111 (

Trang 10

KHUYẾT TẬT MẠNG

• Khái niệm, phân loại

• Khuyết tật điểm

• Lệch

KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI

• Khuyết tật mạng là những sai hỏng trong trật tự sắp xếp của các chất điểm trong mạng tinh thể

• Có bốn loại khuyết tật mạng:

- Khuyết tật điểm – 0D

- Khuyết tật đường – 1D

- Khuyết tật mặt – 2D

- Khuyết tật khối – 3D

DEFECT DEFINITION

Defects may be classified into four categories depending on their

dimension:

• 0D- Point defects: atoms missing or in irregular places in the

lattice (vacancies, interstitials, impurities)

• 1D- Linear / line defects: groups of atoms in irregular positions

(e.g screw and edge dislocations)

• 2D- Planar / area / interfacial defects: the interfaces between

homogeneous regions of the material (grain boundaries, external

surfaces)

• 3D- Volume / bulk defects: extended defects (pores, cracks,

precipitates)

KÍCH THƯỚC CỦA KHUYẾT TẬT MẠNG

10-6

10-8 10-4 10-2 100 101 102

10-12

Khuyết tật điểm

Khuyết tật đường

Khuyết tật khối Khuyết tật mặt

cm

Trang 11

RELATIVE SIZE RANGES OF DEFECTS

10-6

10-8

102

101

100

10-2

10-4

10-12

Electronic

point

defect

Atomic

point

defect

Line defect Bulk defect

Interfacial defect

cm

KHUYẾT TẬT ĐIỂM

Nguyên t t p ch t xen k

Nguyên t t p ch t thay th Nút tr ng

Nguyên t t xen k

KHUYẾT TẬT ĐƯỜNG – LỆCH

CÁCH HÌNH DUNG LỆCH BIÊN

• Mô hình chèn bán mặt

• Mô hình trượt ép

MÔ HÌNH CHÈN BÁN MẶT

Trang 12

MÔ HÌNH TRƯỢT ÉP

KÝ HIỆU – TÊN GỌI

BURGER’S VECTORS

đại lượng đặc trưng cho mức độ xô lệch của mạng tinh thể = năng lượng được tăng thêm khi mạng tinh thể chứa lệch

Martin Julian Burger (1903-1986)

BURGER’S VECTORS

Vòng Burger trong

mạng lý tưởng

Vòng Burger chứa trục lệch trong mạng có lệch

MẬT ĐỘ LỆCH

số lượng đường lệch trong mạng

• Trong đó:

l – tổng chiều dài các đường lệch (cm);

V – thể tích kim loại (cm3).

cm-2

Mật độ lệch phụ thuộc vào trạng thái kim loại, phương pháp gia công và chế tạo: trạng thái ủ mật độ lệch là thấp nhấtρ= 10 4 – 10 6 cm -2 , trạng thái sau biến dạng thìρ= 10 10 – 10 12 cm -2

Trang 13

TỔNG KẾT

• Vật rắn tinh thể

• Ô cơ bản

• Ký hiệu phương mặt tinh thể

• A1, A2

• Khuyết tật điểm

• Lệch biên

CÂU HỎI

• Vật rắn tinh thể là gì?

• Trình bày về kiểu mạng A1, A2?

• Nêu cách hình dung lệch biên?

NỘI DUNG CHUẨN BỊ TIẾP THEO

• Kết tinh

- Khái niệm?

- Các giai đoạn xảy ra khi kết tinh?

- Cách làm nhỏ hạt khi kết tinh?

- Cấu tạo thỏi đúc?

Định dạng
Số trang	13
Dung lượng	349,01 KB