Lệch xoắn: hai phần của mạng tinh thể trượt tương đối so với nhau một hằng số mạng. Sai lệch trong mạng tinh thể.. Sai lệch trong mạng tinh thể.. c) Sai lệch mặt : kích thước lớn theo ha[r]
Trang 1GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆUVẬT LIỆU LÀ GÌ?
VÌ SAO PHẢI HỌC VẬT LIỆU?
Trang 2Kỹ thuật vật liệu
Thiết kế, chế tạo vật liệu có cấu trúc phù hợp với tính chất vật liệu theo yêu cầu sử dụng
Yêu cầu sử dụng GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU
Trang 3PHÂN LOẠI VẬT LIỆU
Kim loại
Composite
2 3
Trang 4Vai 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 (hoá tính)
- công nghệ và sử dụng Cấu trúc: - cấu trúc tinh thể của vật liệu
- Tổ chức pha của vật liệu Vật liệu kỹ thuật:
Trang 5Chương 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)
1s K L M N 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
Trang 6Liên kết kim loại:
Tính kim loại :
1.1 Cấu tạo và liên kết nguyên tử của vật liệu kim loại
Chương 1: Cấu trúc tinh thể và sự hình thành
Trang 8Chất lỏng: có trật tự gần, không có trật tự xa
Chất rắn vô 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.
Chất lỏng tinh thể: LCD
Trang 91.2 Khái niệm về mạng tinh thể
Nối tâm các nguyên tử sắp xếp trật tự bằng các đường thẳng tưởng tượng -> Mạng tinh thể
Ô cơ sở:
Trang 10Một nghiêng (đơn tà) abc ==900
Ba phương (mặt thoi) a=b=c ==900
Sáu phương (lục giác) a=b c ==900, =1200
Chính phương (bốn phương) a=b c ===900
7 hệ tinh thể ( 7 Crystal system)
Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim lọai
Trang 1114 KIỂU MẠNG BRAVAIS
Trang 12MỘT 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)
Structure observed as Cubes
Trang 13Nút mạng [[x,x,x]]: dùng để biểu thị toạ độ của các nguyên tử
O A
C D
Họ phương, ký hiệu <uvw> ?
CHỈ SỐ MILLER CỦA PHƯƠNG MẠNG VÀ MẶT NGUYÊN TỬ
H, E ???
Trang 14DFH (111), EFAB (100), ABCH(010)
Trang 15Chỉ số mặt (chỉ số Miller-Bravais) (hkil):
i = - (h+k)
BÀI TẬP…
Trang 161.3 Một số cấu trúc tinh thể điển hình của vật rắn kim loại
a) Lập phương tâm khối (A2): Cr; W; Mo; Fe α
Số nguyên tử trong một ô cơ sở: Nô =
Bán kính nguyên tử: rnt =
Mặt xếp chặt nhất:
Phương xếp chặt nhất:
Mv = v nt /V ô =
Ô cơ sở : Khối lập phương cạnh bằng a.
1.3.1 Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại
Trang 17a) 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: ………
1.3.1 Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại
Trang 18Số nguyên tử trong một ô cơ sở: Nô =
Bán kính nguyên tử: rnt =
Mặt xếp chặt nhất:
Phương xếp chặt nhất:
Mv = v nt /V ô =
Ô cơ sở : Khối lập phương cạnh bằng a.
b) Lập phương tâm mặt (A1): Au; Ag; Cu; Al; Ni; Fe γ
1.3.1 Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại
Trang 19Lập phương tâm mặt (A1)
Trang 20c) Sáu phương xếp chặt (A3): Zn; Mg; Ti α , 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 =
Trang 21a
Dạng thù hình
Trang 221.3.2 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
Nút trống và nguyên tử xen kẽ: nguyên tử chuyển động bứt khỏi nút mạng
Trang 23b) 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 vòng vẽ trên mặt phẳng vuông góc với trục lệch
1.3.2 Sai lệch trong mạng tinh thể
Trang 24b // 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
1.3.2 Sai lệch trong mạng tinh thể
Trang 25+ Yếu tố ảnh hưởng:
- Kim loại sạch ở trạng thái ủ ρ = 10 8 cm -2
- Hợp kim và kim loại sau biến dạng nguội : ρ = 10 10 - 10 12 cm -2
1.3.2 Sai lệch trong mạng tinh thể
Trang 26c) Sai lệch mặt : kích thước lớn theo hai chiều và nhỏ theo chiều thứ ba,
tức có dạng của một mặt.
1.3.2 Sai lệch trong mạng tinh thể
Trang 271.4 Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại
1.4.1 Điều kiện kết tinh
Biến đổi năng lượng khi kết tinh
Trang 281.4.2 Hai quá trình của sự kết tinh
Trang 291.4.2 Hai quá trình của sự kết tinh
Trang 301.4 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
+ Đặc điểm các hạt: ……… + Vùng biên hạt ……….→ sai lệch mặt
Trang 311.4.3 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
+ Nguội nhanh theo một phương + Nguội nhanh khi nhiệt luyện
Trang 321.4 Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại
1.4.4 Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đúc
Kích thước hạt A phụ thuộc:………
……….
Trang 331.4 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 Al 2 O 3 , AlN, khi đúc thép.
Hấp phụ: Na (0,01%) cho hợp kim nhôm đúc
Cầu hóa: Mg, Ce, các nguyên tố đất hiếm
Trang 341.4 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
3
Trang 351.4.5 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 không đổi trong toàn bộ thể tích
+ Có tính dị hướng
+ Chế tạo: công nghệ "nuôi" đơn
tinh thể.
Trang 361.4.5 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: ………
………
- đẳng hướng:
Trang 371.4.5 Đơn tinh thể và đa tinh thể
Tổ chức đa tinh thể (tổ chức tế vi)
quan sát bằng kính hiển vi