Phần 1 của giáo trình Vật liệu kỹ thuật cơ khí hiện đại cung cấp cho học viên những nội dung về: cơ sở vật liệu học; cấu trúc tinh thể của vật liệu; giản đồ pha; kết tinh và khuếch tán trong vật liệu; biến dạng dẻo và cơ tính của vật liệu; ăn mòn và bảo vệ vật liệu;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU KỸ THUẬT CƠ KHÍ HIỆN ĐẠI DÙNG CHO BẬC ĐẠI HỌC (LƯU HÀNH NỘI BỘ) QUẢNG NINH - 2020 MÅÍ ÂÁƯU Trong lëch sỉí phạt triãøn ca x häüi loi ngỉåìi chụng ta â sỉí dủng ráút nhiãưu loải váût liãûu khạc nhau, våïi nàng sỉí dủng ca chụng cng ngy cng cao hån Âáưu tiãn l thåìi k âäư âạ, sau âọ tiãún âãún thåìi âải âäư âäưng, âäư sàõt.v v Cho âãún ngy l mäüt loảt cạc loải váût liãûu måïi : composit, ceramit, pälyme v.v Cạc loải váût liãûu ny (âàûc biãût l kim loải & håüp kim, cng våïi cạc loải váût liãûu måïi) â gọp pháưn thục âáøy sỉû phạt triãøn ca x häü loi ngỉåìi mäüt cạch nhanh chọng Ngy cạc lénh vỉûc cäng nghiãûp, qúc phng, âåìi säúng âi hi váût liãûu sỉí dủng cáưn phi cọ ráút nhiãưu cháút khạc Vê duỷ : thỗ cỏửn coù tờnh dỏựn õióỷn rỏứt cao âãø dng ngnh âiãûn lỉûc, lục lải u cáưu cọ âäü cỉïng låïn âãø lm cạc loải dủng củ càõt gt kim loải, lải cáưn cọ âäü bãưn låïn âãø lm cạc cáúu kiãûn xáy dỉûng, hồûc phi cọ cao âãø cạn, dáûp, kẹo ngüi, hay cáưn âäü bãưn cao nhỉng khäúi lỉåüng riãng nh âãø dng cäng nghiãûp hng khäng Táút c cạc u cáưu ny âãưu cọ thãø âỉåüc âạp ỉïng båíi váût liãûu kim loải cng cạc loải váût liãûu måïi Män váût liãûu hck s trang bë cho sinh viãn nhỉỵng kiãún thỉïc cå bn ca cạc loải váût liãûu chênh : tinh thãø, caïc håüp kim, baïn dáùn v ion, cäüng họa trë cng kiãún thỉïc vãư xỉí l nhiãût ca chụng Mủc âêch ca män hc ny giụp cho sinh viãn hiãøu r cạc loải váût liãûu khạc dỉûa trãn mäúi quan hãû giỉỵa cáúu trục (liãn kãút họa hc, kiãøu mảng tinh thãø) v cå l tênh, thỉûc hnh âỉåüc cạc thê nghiãûm cå bn âãø xạc âënh cå ca váût liãûu v biãút lỉûa chn váût liãûu ph håüp nháút âạp ỉïng nhu cáưu sỉí dủng sau ny Khi nghiãn cỉïu mäüt váût liãûu báút k chụng ta âãưu dỉûa vo bäún cỉûc cå bn sau âáy : Kãút cáúu ca cáúu trục, cạc cháút, sỉû täøng håüp cạc phỉång phạp gia cäng v hiãûu qu sỉí dủng ca Mäüt sn pháøm cọ thãø gäưm hng chủc loải váût liãûu khạc tảo nãn Vê dủ ä tä RENAULT CLIO 1,2 RN ca Phạp gäưm mỉåìi mäüt loải váût liãûu sau âáy tảo nãn : 1- Thẹp táúm 40,9% 2-Theùp hỗnh 10,9% 2-Gang 11,3% 4-Hồỹp kim nhọm 4,2% 5-Caùc kim loải mu khạc 3,9% 6-Cháút 10,2% 7-Cháút ân häưi 3,4% 8-Váût liãûu hỉỵu cå khạc 3,4% 9-Thy tinh 4,2% 10-Sån 1,7% 11-Cháút lng 5,9% u cáưu ca ngỉåìi k sỉ cạc ngnh cå âiãûn tỉí ngoi kh hiãøu biãút vãư chun män sáu ca ngnh hc, cn phi nàõm âỉåüc nhỉỵng cháút cå bn ca cạc loải váût liãûu âãø tỉì âọ cọ thãø sỉí dủng mäüt cạch håüp l nháút nhàịm náng cao tøi thoỹ cuớa maùy moùc, cọng trỗnh, haỷ giaù thaỡnh saớn pháøm Män hc ny kãú thỉìa kiãún thỉïc ca khạ nhiãưu cạc lénh vỉûc khạc : tinh thãø hc, cå lỉåüng tỉí, l thuút lãûch, váût l tia rån ghen, àn mn v bo vãû kim loải âọ khäúi lỉåüng kiãún thỉïc khạ låïn v cọ nhiãưu mỷt Vỗ vỏỷy õoỡi hoới ngổồỡi hoỹc phaới nừm vổợng cạc kiãún thỉïc cå bn vãư váût liãûu v thỉûc hnh nghiãm tục cạc thê nghiãûm Khi nghiãn cỉïu män hc ny phi nàõm chàõc mäúi quan hãû giỉỵa thnh pháưn họa hc, cáúu trục v cháút ca váût liãûu Báút k sỉû thay âäøi no ca thnh pháưn họa hc v cáúu trục s dáùn tåïi sỉû biãún âäøi ca cháút váût liãûu PHÁƯN : CÅ SÅÍ VÁÛT LIÃÛU HC CHỈÅNG : CÁÚU TRỤC TINH THÃØ CA VÁÛT LIÃÛU 1.1.CÁÚU TẢO NGUN TỈÍ V CẠC LOẢI LIÃN KÃÚT ÂIÃØN HÇNH TRONG CHÁÚT RÀÕN : 1.1.1.Mọ hỗnh cỏỳu taỷo nguyón tổớ : Nguyón tổớ laỡ mäüt hãû thäúng bao gäưm hảt nhán mang âiãûn dỉång v cạc âiãûn tỉí mang âiãûn ám chuøn âäüng xung quanh Hảt nhán ngun tỉí cáúu tảo båíi cạc präton v nåtron Präton mang âiãûn dỉång cọ âiãûn têch bàịng âiãûn têch ca âiãûn tỉí, nåtron khäng mang âiãûn Trong traỷng thaùi bỗnh thổồỡng nguyón tổớ trung hoỡa õióỷn vỗ säú lỉåüng präton bàịng säú lỉåüng âiãûn tỉí Säú ny âỉåüc âàûc trỉng bàịng säú thỉï tỉû (Z) bng tưn hon Menâãlãẹp Khäúi lỉåüng ngun tỉí bàịng khäúi lỉåüng haỷt nhỏn cuớa noù vỗ khọỳi lổồỹng cuớa prọton vaỡ nåtron låïn hån ráút nhiãưu so våïi khäúi lỉåüng âiãûn tỉí Våïi cng khäúi lỉåüng âiãûn tỉí v präton, hảt nhán cọ thãø chỉïa säú lỉåüng nåtron khạc v tảo nãn cạc âäưng vë ca cng mäüt ngun täú hoùa hoỹc Xaùc suỏỳt tỗm thỏỳy õióỷn tổớ trón mọỹt qu âảo nạo âọ xung quanh hảt nhán âỉåüc xạc âënh bàịng bäún tham säú gi l säú lỉåüng tỉí Cọ nghéa l trảng thại nàng lỉåüng ca mäùi âiãûn tỉí ngun tỉí âỉåüc xạc âënh båíi bäún säú lỉåüng tỉí Cạc säú lỉåüng tỉí gäưm cọ : a-Säú lỉåüng tỉí chênh n : cọ cạc giạ trë bàịng 1, 2, 3, xạc âënh nàng lỉåüng cho phẹp ca âiãûn tỉí Cạc âiãûn tỉí cọ cng säú lỉåüng tỉí chênh n håüp thnh mäüt låïp âiãûn tỉí Cạc låïp âiãûn tỉí láưn lỉåüt l : K, L, M, N tæång æïng våïi n = 1, 2, 3, b-Säú lỉåüng tỉí phỉång vë l : xạc âënh cạc giạ trë cho phẹp ca mämen xung lỉåüng qu âảo, cọ trë säú bàịng 0, 1, 2, (n - 1) Cạc âiãûn tỉí våïi l khạc ca cng låïp tảo thnh nhỉỵng phán låïp tỉång ỉïng, k hiãûu láưn lỉåüt l s, p, d, f æïng våïi l = 0, 1, 2, c-Säú lỉåüng tỉí tỉì ml : xạc âënh kh nàng âënh hỉåïng cho phẹp ca vẹc tå mämen xung lỉåüng qu âảo âäúi våïi chiãưu ca tỉì trỉåìng bãn ngoi, cọ trë säú bàịng 0, ±1, ±2, ±3 ± l d-Säú lỉåüng tỉí spin ms : xạc âënh kh nàng âënh hỉåïng ngỉåüc chiãưu ca vẹc tå mämen xung lỉåüng spin ca âiãûn tỉí, ms = ±1/ Ngoi sỉû phán bäú âiãûn tỉí theo cạc mỉïc khạc nhucon phi tn theo ngun l loải trỉì Pauly : mäùi trảng thại våïi ba säú lỉåüng tỉí n, l, ml xạc âënh chè cọ thãø chỉïa hai âiãûn tỉí våïi spin ngỉåüc chiãưu Dỉûa vo ngun l ny ta cọ thãø dỉû âoạn säú âiãûn tỉí cho phẹp trãn cạc báûc nàng lỉåüng Vê dủ : ngun tỉí âäưng Cu cọ säú thỉï tỉû Z = 29, phán bäú âiãûn tỉí sau : 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 (Coỡn goỹi laỡ cỏỳu hỗnh õióỷn tổớ) K L M N Trong mäüt säú âiãưu kiãûn xạc âënh, âiãûn tỉí cọ thãø chuøn tỉì trảng thại ny sang trảng thại khạc, âọ s phạt hay háúp thủ nàng lỉåüng dỉåïi dảng ∆E dỉåïi dảng cạc lỉåüng tỉí ạnh sạng cọ táưn säú ν : ∆E = El -El+1 = hν våïi h = 6,627.10-27ec.s (hàòng säú Planck) 1.1.2.Cạc loải liãn kãút ngun tỉí thỉåìng gàûp : Trong cháút ràõn thỉåìng gàûp bäún loải liãn kãút sau âáy : liãn kãút âäưng họa tri, liãn kãút ion, liãn kãút kim loải, liãn kãút häùn håüp v liãn kãút Vanderval 1-Liãn kãút âäng hoïa trë : Liãn kãút ny tảo hai hồûc nhiãưu ngun tỉí gọp chung mäüt säú âiãûn tỉí ãø cọ â tạm âiãûn tỉí åí låïp ngoi cng (âiãûn tỉí họa trë) Vê dủ liãn kãút âäưng họa trë giỉỵa hai ngun tỉí clo phán tỉí Cl2 Hai ngun tỉí ny cọ säú âiãûn tỉí låïp ngoi cng l Do váûy chụng phi gọp chung hai âiãûn tỉí låïp ngoi cng âãø â tạm âiãûn tỉí Âàûc âiãøm ca liãn kãút âäưng họa trë : 1-Liãn kãút cọ âënh hỉåïng, nghéa l xạc sút täưn tải cạc âiãûn tỉí liãn kãút låïn nháút theo phỉång näúi tám cạc nguyn tỉí 2-Cỉåìng âäü liãn kãút phủ thüc ráút mảnh vo âàûc liãn kãút giỉỵa cạc âiãûn tỉí họa trë våïi hảt nhán Vê dủ cạc bon åí daỷng õa hỗnh kim cổồng coù lión kóỳt õọửng hoùa trở rỏỳt maỷnh vỗ bọỳn õióỷn tổớ hoùa trở (trong säú sạu âiãûn tỉí) liãn kãút háưu trỉûc tiãúp våïi hảt nhán Do váûy nhiãût âäü nọng chy ca noï cao hån 3550oC Trong âoï thiãúc (Sn) coï lión kóỳt õọửng hoùa trở rỏỳt yóỳu vỗ bọỳn õióỷn tỉí họa trë (trong säú 50 âiãûn tỉí) nàịm xa hảt nhán nãn lỉûc liãn kãút úu âäúi våïi hảt nhán âọ nhiãût âäü nọng chy tháúp 270oC 3-Liãn kãút âäưng họa trë cọ thãø xy giỉỵa cạc ngun tỉí cng loải (ca mäüt ngun täú họa hc cạc nhọm tỉì IVA âãún VIIA), gi l liãn kãút âäưng họa trë âäưng cỉûc Vê dủ phán tỉí Cl2 hay cạc tinh thãø kim cỉång, si lêc, gẹcmani Liãn kãút âäưng họa trë giỉỵa cạc ngun tỉí khạc loải (cạc ngun täú họa hc nhọm IIIA våïi nhọm VIA) gi l liãn kãút âäưng họa trë dë cỉûc 2-Liãn kãút ion : Âáy l loải liãn kãút mảnh, cạc ngun tỉí cho båït âiãûn tỉí låïp ngoi cng v rtråí thn ion dỉång hay nháûn thãm âiãûn tỉí âãø bo låïp ngoi cng v tråí thnh ion ám Vê duû : liãn kãút LiF, Li cho båït mäüt âiãûn tỉí låïp ngoi cng tråí thnh Li+, cn F nháûn thãm mäüt âiãûn tỉí v tråí thnh F- Liãn kãút ion thỉåìng tảo nãn giỉỵa cạc ngun täú cọ nhiãưu âiãûn tỉí họa trë (nhọm VIB, VIIB) våïi cạc nhọm ngun täú cọ êt âiãûn tỉí họa trë (nhọm IB, IIB) Cạc ä xyt kim loải Al2O3, MgO, CaO, Fe3O4 cọ liãn kãút ch úu l liãn kãút ion Liãn kãút ion cng bãưn vỉỵng (cng mảnh) cạc ngun tỉí chỉïa cng êt âiãûn tỉí, nghéa l cạc âiãûn tỉí cho v nháûn nàịm gáưn hảt nhán Liãn kãút ion l loải liãn kãút khäng âënh hỉåïng Vê dủ : hydrä tảo våïi F, Cl, Br, I cạc håüp cháút HF, HCl, HBr, HI cọ nàng lỉåüng liãn kãút láưn lỉåüt l 5,81; 4,44; 3,75 v 3,06 eV/mol 3-Liãn kãút kim loải : Cạc ion dỉång kim loải tảo thnh mảng xạc âënh, âàût khäng gian âiãûn tỉí tỉû chung Nàng lỉåüng liãn kãút l täøng håüp lỉûc âáøy v hụt ténh âiãûn giỉỵa cạc ion dỉång v máy âiãûn tỉí tỉû Liãn kãút kim loải thỉåìng âỉåüc tảo nãn tỉì nhỉỵng ngun tỉí cọ êt âiãûn tỉí họa trë Vê dủ : cạc ngun tỉí åí nhọm IA bng tưn hon Menâãlãep våïi mäüt âiãûn tỉí họa trë cọ tờnh kim loaỷi õióứn hỗnh Caỡng õi vóử bón phaới ca bng tưn hon cháút âäưng họa trë liãn kãút cng cao Cạc cháút ràõn cọ liãn kãút kim loải cáúu trục tinh thãø ca cọ âäúi xæïng cao + + - + + + + + + - + - + + - - + + + - + + Hỗnh 1.1- Lión kãút kim loaûi 4-Liãn kãút häùn håüp : Liãn kãút âäưng họa trë thưn tụy chè cọ âỉåüc trỉåìng håüp kiãn kãút âäưng cỉûc (giỉỵa cạc ngun tỉí ca cng mäüt ngun täú họa hc) Trong trỉåìng håüp liãn kãút dë cỉûc (giỉỵa cạc ngun tỉí ca cạc ngun täú khạc nhau) âiãûn tỉí họa trë tham gia liãn kãút chëu hai nh hỉåíng trại ngỉåüc : -Bë hụt båíi hảt nhán ca -Bë hụt båíi hảt nhán ca ngun tỉí thỉï hai âãø tảo âiãûn tỉí chung Kh nàng ca hảt nhán hụt âiãûn tỉí họa trë âỉåüc gi l ám âiãûn ca ngun tỉí Sỉû khạc vãư ám âiãûn giỉỵa cạc ngun tỉí liãn kãút âäưng họa trë lm âạm máy âiãûn tỉí "chung" bë biãún dảng v tảo thnh ngáùu cỉûc âiãûn, âọ l tiãưn täú ca liãn kãút ion Tênh ion ca liãn kãút s cng låïn nãúu sỉû khạc vãư ám âiãûn ca cạc ngun tỉí cng låïn Vê dủ : Na cọ ám âiãûn bàịng 0,9 cn Cl cọ ám âiãûn bàịng 3,0 Do váûy liãn kãút NaCl gäưm khong 58% liãn kãút ion v 48% liãn kãút âäưng họa trë Táút c nhỉỵng liãn kãút dë cỉûc âãưu mang cháút häùn håüp giỉỵa liãn kãút ion v âäưng họa trë 5-Liãn kãút yãúu (liãn kãút Val der Val) : Liãn kãút âäưng họa trë cho phẹp gii thêch sỉû tảo thnh cạc phán tỉí nỉåïc (H2O) hay poltylen (C2H4)n nhỉng khäng thãø gii thêch sỉû tảo thnh mäüt säú váût ràõn tỉì nhỉỵng phán tỉí trung nỉåïc âạ, polyme Trong nhiãưu phán tỉí cọ liãn kãút âäưng họa trë, sỉû khạc vãư ám âiãûn ca cạc nguøn tỉí, trng tám âiãûn têch dỉång v âiãûn têch ám khäng trng s tảo thnh ngáùu cỉûc âiãûn v phán tỉí bë phán cỉûc Liãn kãút Val der Val l liãn kãút hiãûn tỉåüng hụt giỉỵa cạc ngun tỉí hồûc phán tỉí bë phán cỉûc åí trảng thại ràõn Âáy l loải liãn kãút úu, ráút dãù bë phạ hy ba âäüng nhiãût Do váûy cạc cháút ràõn trãn cå såí liãn kãút Val der Val cọ nhiãût âäü nọng chy tháúp 1.2.CÁÚU TẢO MẢNG TINH THÃØ L TỈÅÍNG : 1.2.1.Cạc khại niãûm cå baín : 1-Màût tinh thãø : kim loải cạc ngun tỉí sàõp xãúp cọ tráût tỉû , tỉïc l chụng âãưu nàịm trãn nhỉỵng màût phàóng song song v cạch âãưu gi l màût tinh thãø Táûp håüp vä säú cạc màût váûy tảo nãn mảng tinh thãø 2-Khäúi cå såí (cn gi l ä cå bn) :l pháưn nh nháút âàûc trỉng cho mäüt loải mảng tinh thãø Cọ thãø xem mảng tinh thãø l vä säú cạc khäúi cå såí xãúp liãn tiãúp tảo nãn 3-Thäng säú mảng (cn gi l hàịng säú mảng) : l khong cạch giỉỵa hai ngun tỉí trãn mäüt cảnh ca khäúi cå såí Thäng säú mảng l kêch thỉåïc cå bn ca mảng tinh thãø, tỉì âọ cọ thãø suy cạc khong cạch báút k mảng Âån vë âo thäng säú mảng l kx (nano mẹt) hay àngsträng , våïi 1kx = 1,00202Ao = 1,00202.10-8 cm Theo thäng säú maûng ta cọ thãø âỉåüc âỉåìng kênh ngun tỉí kim loải Thäng säú mảng thỉåìng k hiãûu l a 1.2.2.Cạc kiãøu mảng tinh thãø thỉåìng gàûp : Trong cạc kim loải thäng dủng thỉåìng gàûp ba kiãøu mảng tinh thãø sau âáy : 1-Láûp phæång tám khäúi A2 (thãø tám) : Cạc ngun tỉí nàịm åí cạc âènh v åí trung tám ca khäúi láûp phỉång Nãúu coi caùc nguyón tổớ laỡ hỗnh cỏửu vaỡ bióứu dióựn gỏửn nhổ thỏỷt thỗ caùc nguyón tổớ nũm ồớ caùc õốnh cheùo thỗ tióỳp xuùc vồùi qua nguyón tỉí åí trung tám Cạc ngun tỉí cn lải khäng tiãúp xục våïi Kiãøu mảng ny cọ cạc kim loải Feα Cr, a a v r = Kiãøu mảng Mo, V Khong cạch gáưn nháút giỉỵa hai ngun tỉí l d = ny cọ mäüt thäng säú mảng l a Kiãøu mảng ny cọ säú sàõp xãúp l K8, nghéa l báút k ngun tỉí no cng cọ tạm ngun tỉí cạch âãưu mäüt khong gáưn nháút 2- Láûp phỉång tám màût A1 (diãûn tám) : Cạc ngun tỉí nàịm åí cạc âènh v tám ca cạc màût bãn Nãúu coi caùc nguyón tổớ laỡ hỗnh cỏửu vaỡ bióứu dióựn gỏửn nhổ thỏỷt thỗ nguyón tổớ nũm ồớ õốnh vaỡ tỏm cuớa caùc mỷt bón thỗ tióỳp xuùc vồùi Cạc ngun tỉí cn lải khäng tiãúp xục a a våïi Khong cạch gáưn nháút giỉỵa hai ngun tỉí l d = v r = Kiãøu mảng ny chè cọ mäüt thäng säú mảng l a Thỉåìng gàûp cạc kim loải Feγ, Cu, Ni, Al, Pb Säú sàõp xãúp ca mảng A1 l K12 3-Sạu phỉång xãúp chàût A3 (lủc giạc xãúp chàût) : Cạc ngun tỉí nàịm åí cạc âènh vaỡ ồớ tỏm hai mỷt õaùy cuớa hỗnh lng truỷ lủc giạc âãưu Ba ngun tỉí nàịm åí trung tám ba làng trủ tam giạc cạch Sạu phỉång xãúp chàût cọ hai thäng säúù mảng l a v c , tè säú c/a goüi laì hãû c säú xãúp chàût Trong trỉåìng håüp l tỉåíng = ≈ 1,633 Trong thỉûc tãú tè säú c/a khäng a âụng l 1,633 m dao âäüng trong khong 1,57 ÷ 1,64 v cng âỉåüc coi l xãúp chàût Cạc kim loải cọ kiãøu mảng ny l : Zn, Cd, Coα, Mg, Ti, Ru 4-Chênh phæång tám khäúi (thãø tám) : Trong täø chỉïc ca thẹp sau täi (mactexit) cn cọ kiãøu mảng chênh phỉång tám khäúi Cọ thãø coi kiãøu mảng ny l láûp phỉång tám khäúi âỉåüc kẹo di theo mäüt chiãưu Nọ cọ hai thäng säú mảng l a v c , tè säú c/a gi l âäü chênh phỉång Trong thỉûc tãú sỉû sàõp xãúp ca cạc ngun tỉí kim loải theo xu hỉåïng dy âàûc nháút Do âọ khäng cọ kim loải no cọ kiãøu mảng âån gin chờnh phổồng tỏm khọỳi caớ Hỗnh 1.2- Mọ hỗnh vaỡ caùc sừp xóỳp nguyón tổớ khọỳi cồ såí a) Láûp phỉång tám màût b) Lápû phỉång tám khäúi c) Sau phỉång xãúp chàût 1.3.CÁÚU TẢO MẢNG TINH THÃØ THỈÛC TÃÚ : 1.3.1.Phán loải cạc sai lãûch maỷng tinh thóứ : Caùc cỏỳu truùc trỗnh baỡy ồớ trãn gi l cáúu trục ca tinh thãø l tỉåíng vỗ xem xeùt õaợ boớ qua dao õọỹng nhióỷt v cạc sai hng tráût tỉû sàõp xãúp ca cạc ngun tỉí (ion, phán tỉí) Cạc sai hng âọ gi l sai lãûch mảng tinh thãø hay khuút táût mảng Hnh vi ca tinh thãø dỉåïi tạc dủng ca lỉûc (biãún cỉïng, biãún dảng do), âäü dáùn âiãûn, cạch âiãûn v bạn dáùn s bë nh hỉåíng ráút låïn sai lãûch mảng tinh thãø Dỉûa vo kêch thỉåïc theo ba chiãưu sai lãûch mảng âỉåüc phán lm ba loải : sai lãûch âiãøm, sai lãûch âỉåìng, sai lãûch màût v khäúi 1.Sai lãûch âiãøm : Sai lãûch âiãøm l cạc sai lãûch cọ kêch thỉåïc ráút nh theo ba chiãưu âo khäng gian (cåỵ kêch thỉåïc ngun tỉí) Cọ cạc dảng sau : nụt träúng, ngun tỉí xen k v ngun tỉí tảp cháút a-Nụt träúng v ngun tỉí xen k : Trong tinh thãø ngun tỉí ln ln dao âäüng nhiãût xung quanh trờ cỏn bũng cuớa mỗnh Taỷi nhióỷt âäü xạc âënh, nàng lỉåüng dao âäüng ca mäùi ngun tỉí tn theo l thuút thäúng kã Mạc xoen - Bol zå man nãn khäng giäúng Khi mäüt säú ngun tỉí no âọ cọ nàng lỉåüng cao, våïi biãn âäü dao âäüng låïn, chụng cọ kh nàng råìi b nụt mảng v âãø lải nụt khäng cọ ngun tỉí, âọ l nụt träúng Sau âọ ngun tỉí cọ thãø chuøn sang vë trê giỉỵa cạc nụt ( cå chãú tảo nụt träúng Frenken) tảo sai lãûch âiãøm dảng ngun tỉí xen k Khi ngun tỉí råìi vë trê cán bàịng âi bãư màût tinh thãø gi l cå chãú nụt träúng Sätky Sỉû xút hiãûn nụt träúng v ngun tỉí xen k ln lm xút hióỷn trổồỡng ổùng suỏỳt hỗnh cỏửu (keùo xung quanh nuùt träúng v nẹn xung quanh ngun tỉí xen k) Näưng âäü nụt träúng thỉûc tãú låïn hån nhiãưu so våïi nguyón tổớ xen keợ vỗ nng lổồỹng taỷo nuùt trọỳng nh hån nhiãưu so våïi ngun tỉí xen k Máût âäü nụt träúng biãøu diãùn theo cäng thỉïc : n Q = exp( − ) N KT Trong âoï : -n,N : säú nụt träúng v säú nụt mảng -Q : nàng lỉåüng tảo nụt träúng -K : hàịng säú Bolzåman -T : nhiãût âäü tuyãût âäúi Qua cäng thæïc trãn ta tháúy ràịng näưng âäü nụt träúng tàng nhanh theo nhiãût âäü v cọ giạ trë låïn nháút åí kim loải lng b-Ngun tỉí tảp cháút : Trong thỉûc tãú khäng thãø cọ váût liãûu kim loải ngun cháút tuût âäúi Våïi cäng nghãû náúu luûn hiãûn âải ngy cọ thãø âảt âäü sảch âãún 99,99999% Do váûy kim loải ln cọ tảp cháút Ty theo kêch thỉåïc ngun tỉí m tảp cháút cọ thãø thay thãú vo vë trê ngun tỉí kim loải trãn nụt mảng hay xen giỉỵa cạc nụt Xung quanh cạc nguøn tổớ taỷp chỏỳt luọn coù trổồỡng ổùng suỏỳt hỗnh cỏửu 2-Sai lãûch âỉåìng - Lãûch Sai lãûch âỉåìng l loải sai lãûch cọ kêch thỉåïc nh (kêch cåỵ ngun tỉí) theo hai chiãưu âo v ráút låïn theo chiãưu thỉï ba tinh thãø (s gi l lãûch) L thuút vãư lãûch l cå såí l thuút bãưn váût l kim loải Nhåì cọ l thuút lãûch ta cọ thãø gii thêch âỉåüc nhiãưu váún âãư vãư cå tinh, l ca kim loải v håüp kim Trãn cå såí âọ chãú tảo cạc kim loải v håüp kim âàûc biãût : siãu bãưn, siãu a-Lãûch âỉåìng : Gi thãm vo phêa trãn mảng tinh thãø l tỉåíng mäüt nỉía màût phàóng ngun tỉí ABCD Pháưn nỉía phêa trãn ca tinh thãø (trãn âỉåìng AB) s chëu ỉïng sút nẹn, nỉía dỉåïi chëu ỉïng sút kẹo ổồỡng AB daỡi haỡng nghỗn haỡng vaỷn thọng sọỳ maỷng gi l trủc lãûch AB l biãn giåïi phêa ca nỉía màût ABCD nãn gi l lãûch biãn Nãúu nỉía màût ngun tỉí nàịm phêa trãn gi l lãûch dỉång, k hiãûu ⊥, nàịm phêa dỉåïi gi l lãûch ỏm, kyù hióỷu T Hỗnh 1.3 -Caùc daỷng sai lãûch âiãøm mảng tinh thãø a) Nụt träúng Frenkel; b) Nụt träúng Schottky c,d) Ngun tỉí xen k v thay thãú e,f) Sai lãûch âiãøm Schottky vaì Frenkel ion Hỗnh 1.4- Mọ hỗnh taỷo lóỷch õổồỡng maỷng tinh thóứ b-Lóỷch xoừn : ta coù thóứ hỗnh dung lãûch xồõn sau : càõt mảng tinh thãø l tỉåíng bàịng nỉía màût phàóng ABCD, sau âọ xã dëch hai mẹp ngoi ngỉåüc chiãưu cho cạc ngun tỉí màût ngoi s xã dëch mäüt âoản bàịng mäüt thäng säú mảng theo âỉåìng CD Do âọ cạc ngun tỉí s sàõp xãúp lải quanh AB theo âỉåìng xồõn äúc v ta cọ lãûch xồõn AB gi l trủc lãûch xồõn Nãúu âỉåìng xồõn äúc ngun tỉí xung quanh trủc lãûch theo chiãưu kim âäưng häư gi l lãûch xồõn phi, k hiãûu ngỉåüc lải gi l lãûch xồõn trại, k hiãûu A B D C a) b) c) Hỗnh 1.5- Lóỷch xoừn: mọ hỗnh taỷo thaỡnh (a), mọ hỗnh khọng gian (b) vaỡ sổỷ sừp xóỳp ngun tỉí vng lãûch (c) c-Lãch häùn håüp : Trong nhiãưu trỉåìng håüp mäüt lãûch cọ âàûc trỉng ca c lãûch biãn v lãûch xồõn gi l lãûch häùn hồỹp Hỗnh 1.6- Caùch xaùc õởnh vectồ trổồỹt (Burgers) a) Trong tinh thãø han chènh b) lãûch âỉåìng c) Trong lãûch xoàõn 3-Sai lãûch màût : Sai lãûch màût l cạc sai lãûch cọ kêch thỉọc låïn theo hai chiãưu âo v nh theo chiãưu âo thỉï ba Gäưm cọ cạc loải : biãn giåïi hảt, biãn giåïi siãu hảt, màût ngoi tinh thãø CHỈÅNG : ÀN MN V BO VÃÛ VÁÛT LIÃÛU 5.1.KHẠI NIÃÛM VÃƯ N MOèN KIM LOAI : Trong quaù trỗnh sổớ duỷng, cáúu trục v cháút ca váût liãûu bë biãún âäøi theo thåìi gian lm cho váût liãû bë thoại hoạ âi Âäúi våïi váût liãûu kim loải ngun nhán thoại hoạ chúu l hiãûn tỉåüng àn mn Do vë trê quan trng ca váût liãûu kim loải nãưn kinh tãú nãn váún âãư bo vãû kim loải chäúng sỉû phạ hu àn mn ln âỉåüc quan tám k lỉåỵng Ngỉåìi ta ỉåïc tiãu hao cho àn mn v bo vãû kim loải åí cạc nỉåïc cäng nghiãûp phạt triãøn chiãúm cåỵ 4,20% GDP Täøn hao kim loải àn mn ráút låïn, cỉï cọ nàm nhaỡ maùy luyóỷn kim thỗ coù mọỹt nhaỡ maùy saớn xút kim loải âãø b cho täøn hao âọ Chi phê cho váún âãư àn mn v bo vãû kim loải åí Phạp l 88 t fràng (1982), åí M l 70 t USD (1975) Àn mn kim loải l sỉû phạ hu chụng tạc dủng âiãûn hoạ hay hoaù hoỹc cuớa trổồỡng xung quanh Quaù trỗnh n mn kim loải chia hai loải : *àn mn hoạ hc (àn mn khä) : l quạ trênh àn mn xy kim loải tạc dủng våïi dung dëch khäng âiãûn ly vaì khê khä *àn moìn âiãûn hoạ : l sỉû àn mn kim loải moii trỉåìng cháút âiãûn gii, âọ sỉû ion hoạ ca ngun tỉí kim loải, sỉû khỉí ca cháút äxy hoạ khäng phi xy chè mäüt phn ỉïng trỉûc tiãúp Âáy l dảng àn mn phäø biãún nháút kim loải 5.1.1.Täúc âäü àn mn : Âãø xạc âënh täúc âäü àn mn kim loải ta sỉí dủng hai cạch sau : a-Täøn tháút trng lỉåüng (PTL) : l trng lỉåüng kim loải täøn tháút trãn mäüt âån vë bãư màût, mäüt âån vë thåìi gian m − m2 PTL = mg/dm2.ngy (5.1) S t Trong âọ : - m1, m2 : l trng lỉåüng máùu kim loải trỉåïc v sau bë àn mn, mg -S : diãûn têch bãư màût kim loải, dm2 -t : thåìi gian, ngaìy b-Âäü thám nháûp PTN : theo chiãưu sáu kim loải bë àn mn mäüt nàm PTL 0, 0365 PTN = mm/nàm (5.2) ρ Trong âoï : -ρ : l trng lỉåüng riãng ca kim loải, G/cm3 Ngoi täúc âäü àn mn cọ thãø âỉåüc âo bàịng máût âäü dng âiãûn àn mn I hồûc thãø têch khê hydrä 5.1.2.Âiãûn thãú âiãûn cỉûc : Khi kim loải tiãúp xục våïi cháút âiãûn ly thỗ taỷi bóử mỷt tióỳp xuùc seợ xaớy sổỷ tạc dủng giỉỵa cháút âiãûn ly v kim loải Tải vng phán chia giỉỵa hai pha (kim loải - dung dëch âiãûn ly) xút hiãûn låïp âiãûn têch kẹp cọ âiãûn thãú nháút âënh gi l âiãûn thãú âiãûn cỉûc Vê dủ : nhụng Cu vo dung dëch sunphat âäưng, giỉỵa âäưng v dung dëch cọ cán bàịng sau : 69 äxy hoaï Me Men+ + ne khỉí Khi cọ quạ trỗnh cỏn bũng giổợa õióỷn cổỷc vaỡ dung dởch coù âiãûn thãú âiãûn cỉûc cán bàịng E theo hãû thæïc Nernst : RT E = EO + ln a (5.3) nF Trong âọ : -R : hàịng säú khê, R = 8.31441J/mol.OK -T : nhiãût âäü tuyãût âäúi,OK -F : hàịng säú Farâáy, F = 96 500 C/mol -a :hoảt âäü ca ion Men+ cháút âiãûn gii -EO : âiãûn thãú âiãûn cỉûc tiãu chøn ca kim loải ỉïng våïi dung dëch cọ hoảt âäü a=1 Trong thỉûc tãú ta khäng thãø âo trỉûc tiãúp giạ trë tuût âäúi âiãûn thãú âiãûn cỉûc cán bàịng (thûn nghëch) giỉỵa kim loải v dung dëch chỉïa múi ca chụng Ta thỉåìng tiãún hnh âo âiãûn thãú âiãûn cỉûc bàịng pin âiãûn hoạ gäưm hai nỉía pin : mäüt nỉía pin l âiãûn cỉûc kim loải nghiãn cỉïu, nỉía l âiãûn cỉûc so sạnh Âiãûn thãú tiãu chøn cán bàịng åí 25oC ca mäüt säú phn ỉïng phán cỉûc Phn æïng Au3+ + 3e + 4e O2 + 4H+ + Ag + e O2 + 2H2O + 4e 2+ Cu + 2e + + 2e 2H 2+ Pb + 2e 2+ Sn + 2e 2+ Fe + 2e 3+ + 3e Cr 2+ Zn + 2e 3+ Al + 3e 2+ Mg + 2e + +e Na ↔ Au ↔ 2H2O ↔ Ag ↔ 4OH ↔ Cu ↔ H2 ↔ Pb ↔ Sn ↔ Fe ↔ Cr ↔ Zn ↔ Al ↔ Mg ↔ Na Âiãûn thãú tiãu chuáøn cán bàịng so våïi âiãûn cỉûc hrä E0, V 1.50 1.23 0.80 0.40 0.34 0.00 -0.13 -0.40 -0.44 -0.74 -0.76 -1.67 -2.37 -2.71 70 5.2.CẠC DẢNG ÀN MN KIMLOẢI 5.2.1.Àn mn hoạ hc : Dảng àn mn ny xy tạc dủng hoạ hc ca kim loải våïi mäi trỉåìng lm viãûc ca chụng v âỉåüc chia lm hai loải : a-Àn moìn dung dëch khäng âiãûn ly : Âa säú cạc cháút hỉỵu cå khäng l cháút âiãûn ly, váûy chụng khäng dáùn âiãûn nãn khäng xy àn mn âiãûn hoạ Vê dủ : thẹp cạc bon lm viãûc cạc dung mäi hỉỵu cå, cạc nhión lióỷu loớng hỗnh thaỡnh tổỡ caùc laoỹi caùc bua hydrä khäng dáùn âiãûn Nãúu cọ chỉïa nỉåïc s xy àn mn âiãûn họa b-Àn mn khê : L quaù trỗnh n moỡn hoaù hoỹc xaớy khờ khä åí nhiãût âäü cao Vê dủ : sỉû ä xy hoạ cạc chi tiãút l nung, âäüng cå õọỳt trong, õọỹng cồ phaớn lổỷc Quaù trỗnh n mn khê xy tạc âäûng âäưng thåìi ca nhiãût âäü cao v cạc khê àn mn (xám thỉûc) : O2, S2, Cl2 vo kim loải Täúc âäü àn mn khê phủ thüc vo cháút kim loải v håüp kim, cháút ca mäi trỉåìng khê åí nhiãût âäü cao v cháút ca cạc sn pháøm n moỡn Quaù trỗnh ọxy hoaù laỡ õióứn hỗnh nhỏỳt ca àn mn khê v âỉåüc biãøu diãùn båíi phỉång trỗnh sau õỏy : mn mMe (r) + O2 (k) = MemOmn/2(r) (5.4) Âãø âạnh giạ kh nàng lm viãûc ca kim loải åí nhiãût âäü cao ta càn cỉï vo hai âàûc trỉng sau âáy : *Bãưn nhiãût : kh nàng kim loải cọ âäü bãưn cå hc åí nhiãût âäü cao *Chëu nhiãût : khaí nàng kim loải bãưn àn mn khê åí nhiãût âäü cao 5.2.2.Àn mn âiãûn họa 1-Khại niãûm : Khi nghiãn cỉïu quạ trỗnh laỡm vióỷc cuớa pin Cu-Zn dung dởch õióỷn l ta tháúy ràịng Zn bë mn dáưn hiãûn tỉåüng ho tan Trong pin ny km âọng vai tr anät v phn ỉïng âiãûn hoạ trãn anät sau : Zn -2e = Zn2+ Trong váût liãûu kim loaûi cọ cáúu tảo båíi hai hay nhiãưu pha váûy giổợa caùc pha naỡy xaớy caùc quaù trỗnh anọt vaỡ catät lm cho kim loải bë phạ hu Trãn bãư mỷt kim loaỷi hỗnh thaỡnh rỏỳt nhióửu anọt vaỡ catọt, vỏỷy hỗnh thaỡnh mọỹt hóỷ thọỳng rỏỳt nhióửu cổỷc Täúc âäü àn mn âiãûn họa l täøng täúc âäü àn mn ca nhiãưu pin củc bäü v phủ thüc vo âiãûn thãú âiãûn cỉûc àn mn âiãûn họa ca kim loaỷi gọửm ba quaù trỗnh cồ baớn : quaù trỗnh anọt, quaù trỗnh catọt vaỡ quaù trỗnh dỏựn õióỷn Quaù trỗnh anọt laỡ quaù trỗnh ọxy hoaù õióỷn hoaù, âọ kim loải chuøn vo dung dëch dỉåïi dảng ion v gii phọng âiãûn tỉí, kim loải bë àn mn theo phn ỉïng : Me → Men+ + ne Quaù trỗnh catọt laỡ quaù trỗnh khổớ õióỷn ho, âọ cạc cháút oxy hoạ (Ox) nháû âiãûn tỉí kim loải bë àn mn gii phọng : Red l dảng cháút khỉí (Ox.ne) Ox + ne → Red 71 Ox l dảng cháút äxy hoạ, thỉåìng l H+ hay O2 thỗ quaù trỗnh catọt seợ laỡ : H+ + e → Hhp Hhp + Hhp → H2 (Hhp laì hydrä háúp phủ), trỉåìng håüp gi l sỉû àn mn våïi cháút khỉí phán cỉûc hydrä Nãúu Ox laỡ O2 thỗ : *Vồùi trổồỡng axit quaù trỗnh catät s l : O2 + 4H- +4ne → 2H2O *Vồùi trổồỡng trung tờnh hay bazồ quaù trỗnh catọt seợ laỡ : O2 + 2H2O +4e 4OH (hỗnh 6.2, 6.2, 6.3) 2-Cạc dảng àn mn âiãûn hoạ : Àn mn âiãûn hoạ l dảng àn mn phäø biãún hån c v phạ hu kim loải nhiãưu nháút Cạc dảng àn mn âiãûn họa âỉåüc chia sau : àn mn âãưu (1), àn mn galvanic hay àn mn tiãúp xục (2), àn mn chãnh lãûch khê (3), àn moìn läù (4), àn moìn tinh giåïi (5), àn mn nỉït ỉïng lỉûc (6), àn mn mi (7), àn mn lỉûa chn hay sỉû phán r håüp kim (8), àn moìn maìi moìn (9) Sau âáy ta s kho sạt k lỉåỵng tỉìng dảng àn mn củ thóứ Hỗnh 5.1 -Phỏn loaỷi caùc daỷng n moỡn õióỷn hoạ a-Àn mn âãưu : Xy âiãưu kiãûn kim loải âäưng nháút, mäi trỉåìng, nhiãût âäü v sỉû phán bäú ỉïng lỉûc l âäưng âãưu, täúc âäü àn mn l trãn ton bäü bãư màût kim loải Âån vë âo àn mn thäng dủng l cm/nàm Ngoi cn dng cạc âån vë g/cm2.ngy, mg/dm2.ngy, mA/cm2 72 Hỗnh 5.2-n moỡn ọỳng theùp khọng rố coù õọỹ dy 4,5mm b-Àn mn tiãúp xục (ànmn Galvanic) : Dảng àn mn ny xy cạc kim loải hay håüp kim khạc âỉåüc sỉí dủng cng mäüt cå cáúu v cọ pháưn diãûn têch tiãúp xục våïi (tiãúp diãûn), cng mäüt mäi trỉåìng àn mn Do tảo cạc pin ngàõn mảch nãn gáy àn mn mảnh, kim loải cọ âiãûn thãú ám hån s bë àn mn c-Àn mn sỉû chãnh lãûch khê (àn mn khe) : Dảng àn mn ny xy cọ thãø mäi trỉåìng khäng âäưng nháút, chàóng hản sỉû khạc củc bäü vãư thäng khê ho tan (ọxy) Luùc naỡy hỗnh thaỡnh mọỹt pin chónh lóỷch khê vaì gáy àn moìn d-Àn moìn läù : Âáy l dảng xám thỉûc củc bäü tảo nãn cạc läù, âäü sáu cạc läù cọ thãø låïn hån âỉåìng kênh läù Hiãûn tỉåüng ny xy cọ cạc läù nh låïp ph bo vãû chäúng àn mn âãưu (cạc låïp men, låïp ph hỉỵu cå, mng äxyt ) Cạc läù phạt triãøn tỉì bãư màût vo bãn theo hỉåïng gáưn thàóng gọc e-Àn mn tinh giåïi : Dảng àn mn ny liãn quan âãún sỉû cọ màût ca cạc pha dë thãø åí biãn giåïi hảt håüp kim Loải àn mn ny thỉåìng gàûp nháút åí thẹp khäng rè, vê dủ Cr18Ni10 73 a) b) c) d) Hỗnh 5.3- Caùc daỷng n moỡn khe a)Àn mn khe trãn màût bêch thẹp khäng rè 10Cr18Ni9 b)Àn mn khe dỉåïi vng âãûm pêt täng thẹp khäng rè nỉåïc biãøn c)Àn mn âỉåìng måïm nỉåïc d)Àn mn làõng âng f-Àn mn nỉït ỉïng lỉûc : Cạc kãút cáúu kim lai lm viãûc mäi trỉåìng àn mn, dỉåïi tạc dủng ca lỉûc kẹo s gáy nỉït, rản v gy Dảng àn mn ny gỏy tọứn thỏỳt kim loaỷi rỏỳt nhoớ, nhổng khoù nhỗn tháúy nãn ráút nguy hiãøm g-Àn mn mi : L hiãûn tỉåüng àn mn xy cạc kãút cáúu kim loải l viãûc dỉåïi ti trng thay âäøi cọ chu k Do tạc dủng àn mn tảo âiãưu kiãûn cho cạc vãút nỉït mi âáưu tiãn dãù xút hiãûn hån h-Àn mn lỉûa chn (sỉû phán r håüp kim) : Dảng àn mn ny xy cạc âiãưu kiãûn nháút âënh âäúi våïi cạc håüp kim l dung dëch ràõn, âọ kim loải ho tan cọ âiãûn thãú àn mn ám hån nhiãưu so våïi kim loải nóửn : 74 Hỗnh 5.4-Caùc daỷng n moỡn lọự Hỗnh 5.5 -Àn mn läù ca thẹp thủ âäüng ion Cl- 75 Hỗnh 5.6-n moỡn tinh giồùi cuớa theùp khọng rố Hỗnh 5.7 -n moỡn nổùt ồớ bión giồùi haỷt theùp khọng rố 76 a) Hỗnh 5.8-n moỡn ổùng lỉûc b) a)Do täưn tải cạc mảch hoảt b)Do caùc maỷch hoaỷt tờnh loaỷi maỡng vồợ Hỗnh 5.9- n mn lỉûa chn (sỉû phán r håüp kim) i-Àn mn mi mn : Sỉû mi mn ca kim loải thủ âäüng mäi trỉåìng àn mn cọ thãø lm máút låïp bo vãû v hiãûn tỉåüng ny gi l àn moỡn maỡi moỡn 77 a) b) Hỗnh 5.10- n moỡn - mi mn a)Àn mn củc bäü chy räúi ca cháút lng äúng ngỉng b)Àn mn mi mn sỉû si bt åí nỉåïc lm lảnh xylanh 5.3.BO VÃÛ KIM LOẢI CHÄÚNG ÀN MN 5.3.1.Bo vãû kim loải chäúng àn mn họa hc : 1-Sỉí dủng cạc håüp kim chëu nọng Dng cạc ngun täú håüp kim thêch håüp (thỉåìng l cạc ngun täú cọ mng äxyt sit chàût, nhiãût âäü nọng chy cao ) våïi thnh pháưn xạc âënh pha thãm vo kim loải nãưn âãø náng cao kh nàng chäúng àn mn khê 2-Sỉí dủng cạc låïp ph bo vãû : Sỉí dủng cạc låïp ph bo vãû bàịng kim loải (Al, Si, Cr ), cạc låïp ph phi kim loải (cạc låïp men chëu nhiãût) 3-Xỉí l mäi trỉåìng : Bàịng cạch tảo xung quanh chi tiãút mäi trỉåìng cọ cháút bo vãû trãn ngun tàõc : tảo mäi trỉåìng cọ kh nàng loải trỉì cạc hiãûn tỉåüng àn mn, cọ nghéa l thãú âàóng nhiãût, âàóng ạp ca kim loải mäi trỉåìng ny l dỉång 5.3.2.Bo vãû kim loải chäúng àn mn âiãûn hoạ : 1-Xỉí l mäi trỉåìng : Tỗm moỹi bióỷn phaùp õóứ laoỹi boớ cỏỳu tổớ àn mn mäi trỉåìng lm viãûc ca chi tiãút Háưu hãút cạc kim loải âãưu bãưn mäi trỉåìng trung â loảüi b äxy a-Chäúng àn mn nỉåïc : Äxy ho tan nỉåïc gáy àn moỡn õaùng kóứ cho kim loaỷi Do vỏỷy phaới tỗm mi cạch khỉí äxy cạc dung dëch Âäü ho tan ca äxy phủ thüc vo nhiãût âäü, ạp sút riãng pháưn ca äxy v näưng âäü múi ca dung dëch Loải trỉì äxy bàịng cạch : *Sỉí dủng cạc phn ỉïng hoạ hc : O2 + Na2SO3 → 2Na2SO4 78 O2 + N2H4 → 2H2O + N2 åí nhiãût âäü cao dng hrazin âãø loải trỉì nguy cå tảo thnh múi dung dëch, theo phn ỉïng sau : 3N2H4 → N2 + 4NH3 *Sỉí dủng cạc phỉång phạp váût l : -Âun nọng dung dëch hồûc nỉåïc âãø äxy -Xỉí l chán khäng, dung dëch hồûc nỉåïc, cọ thãø gim näưng âäü äxy âãún ráút tháúp b-Chäúng àn moìn khê quyãøn : Trong khäng gian kên nãúu âäü áøm tỉång âäúi nh hån 50% s chäúng âỉåüc àn mn Ta sỉí dủng cạc cháút hụt áøm (silicagen), dng cháút ỉïc chãú bay håi, tảo mng trãn bãư màût kim loải s chäúng âỉåüc àn mn täút 2-Bo vãû kim loải bàịng cạc cháút lm cháûm àn mn (cháút ỉïc chãú) Cháút ỉïc chãú àn mn l cạc håüp cháút âỉåüc pha thãm vo mäi trỉåìng àn mn våïi lỉåüng ráút nh nhỉng tạc dủng lm cháûm r rãût täúc âäü àn mn Tạc dủng kỗm haợm tọỳc õọỹ n moỡn cuớa chỏỳt ổùc chóỳ cọ thãø l : *Tảo thnh cạc håüp cháút khäng tan kãút ta trãn bãư màût kim loải : 2CrO42- + 10H+ + 6e → Cr2O3 + 5H2O *Do háúp phủ thnh mäüt låïp âån phán tỉí trãn bãư màût kim loải Cọ hai loải cháút ỉïc chãú àn mn : *ỈÏïc chãú thủ âäüng : lm cho kim loải tråí vãư trảng thại thủ âäüng hoạ v khäng bë àn mn *ỈÏïc chãú khäng thủ âäüng : háúp phủ lãn bãư màût màût kim loải lm cháûm täúc âäü àn mn Âãø âạnh giạ hiãûu qu ca cháút lm cháûm àn mn ta dng khại niãûm "hãû säú tạc dủng bo vãû Z" : P − p LC 100% (5.5) Z= O PO PO vaì PLC laì täøn tháút trng lỉåüng kim loải dung dëch khäng cọ v cọ cháút lm cháûm àn mn 5.3.3.Bo vãû âiãûn hoạ Âãø bo vãû âiãûn hoạ ta phi thay âäøi âiãûn thãú âiãûn cỉûc ca kim loải âãún khu vỉûc bãưn àn mn hồûc khu vỉûc thủ âäüng ca âäư thë Pourbaix (h.6.11) Phỉång phạp ny thỉåìng dng mäi trỉåìng dáùn âiãûn, ion : âáút, nỉåïc Nãúu lm thay âäøi âiãûn thãú âiãûn cỉû kim loải chuøn vãư phêa dỉång hån so våïi âiãûn thãú àn mn cho âãún kim loải råi vo vng thủ âäüng gi l bo vãû anät Nãúu âiãûn thãú âiãûn cỉûc chuyãøn vãö phêa ám hån so våïi âiãûn thãú àn moỡn thỗ phaớn ổùng anọỳt hoaỡ tan kim loaỷi bở cháûm lải hay ngỉìng hàón gi l bo vãû catät 1-Bo vãû catät : a-Bo vãû catäút bàịng protectå : (anät hy sinh) Kim loải cáưn bo vãû âỉåüc näúi våïi mäüt kim loải khạc cọ âiãûn thãú âiãûn cỉûc ám hån (h.6.12a) Kim loải ny gi l protectå hay anät hy sinh Phỉång phạp ny ch úu dng âãø 79 baớo vóỷ caùc cọng trỗnh bũng theùp Sọỳ lổồỹng protectå phủ thüc vo máût âäü dng bo vãû cáưn thiãút, diãûn têch v thåìi gian bo vãû Váût liãûu lm protectå thỉåìng dng l cạc kim loải v håüp kim Mg, Al, Zn Cạc u cáưu ca váûtliãûu lm protectå : *Cọ âiãûn thãú âiãûn cỉûc ám hån so våïi kim loải cáưn bo vãû *Cọ dung lỉåüng cao v äøn âënh Dun g lỉåüng Q (A.h/kg) l âiãûn lỉåüng mäüt âån vë khäúi lỉåüng protectå sn sinh ra, âàûc trỉng cho kh nàng lm viãûc láu di theo thåìi gian ca protectå *Cọ âäü phán cỉûc anät nh âãø âm bo xạc sút bo vãû cao Nhäm, km v håüp kim ca chụng ch úu dng nỉåïc biãøn Magiã v håüp kim dng bo vãû âáút Trong nỉåïc ngt dng Mg, Zn v håüp kim cuớa chuùng Hỗnh 5.11 - Baớo vóỷ taỡu thuyớ bũng protector Hỗnh 5.12- Baớo vóỷ catọỳt bũng protector 1)Thióỳt bë cáưn bo vãû 3)Protector Zn 2)Cháút bc protector 4)Dủng cuỷ kióứm tra Hỗnh 5.13- Baớo vóỷ ọỳng dỏựn bũng protector 80 b-Bo vãû catät bàịng dng âiãûn ngoi : Xẹt mảch chènh lỉu v âiãûn cỉûc phủ âãø bo vãû âỉåìng äúng dỉåïi âáút Khi chỉa cọ dng âiãûn ngoaỡi thỗ õióỷn thóỳ õióỷn cổỷc kin loaỷi bở n mn s lEam våïi täúc âäü àn mn tỉång ỉïng l iam (h.6.13b) Khi cọ dng âiãûn ngoi ta dëch chuøn âỉåüc âiãûn thãú âiãûn cỉûc tåïi giạ trë E1 (h.6.13b) thỗ tọỳc õọỹ n oỡn i/am < iam vaỡ kim loải âỉåüc bo vãû mäüt pháưn Nãúu chuøn âiãûn thãú âiãûn cỉûc âãún bàịng âiãûn thãú cán bàịng ca quaù trỗnh ọxy hoa kim loaỷi E//cb thỗ tọỳc õọỹ àn n iam = v kim loải âỉåüc bo vãû hon ton Dng âiãûn ngoi l dng mäüt chiãưu âỉåüc chènh lỉu tỉì âiãûn lỉåïi Âiãûn cỉûc phủ thäng dủng l anät khäng tan : gang, graphit, håüp kim chỗ coù 1%Ag, 6%Sb, caùc hồỹp kim Ti-Pb, Ta-Pt, Nb-Pt Cạc u cáưu ca âiãûn cỉûc phủ : *Täúc âäü tiãu hao phán cỉûc nh hay khäng âạng kãø *Cọ kh nàng lm viãûc våïi máût âäü dng bo vóỷ lồùn, õóỳn haỡng nghỗn A/m2 *Coù õọỹ dỏựn õióỷn â cao, âäü bãưn cå hc bo âm v dãù chãú tảo c-Mäüt säú lỉu : *Våïi cạc cäng trỗnh nhoớ nón duỡng baớo vóỷ bũng protectồ vỗ giaù thnh tháúp hån *Bo vãû bàịng dng âiãûn ngoi thỉåìng dng cho cạc diãûn têch ráút låïn *Thỉåìng xun kiãøm tra bo dỉåỵng âuung âënh k *Cạc phỉång phạp bo vãû catät thỉåìng dng kãút håüp cạc låïp bo vãû cạch âiãûn : sån, bc nhỉûa âỉåìng, cháút Hỗnh 5.14 -Sồ õọử baớo vóỷ ọỳng dỏựn dổồùi õỏỳt bàịng dng âiãûn ngoi 2-Bo vãû anät : Trong bo vãû anät âiãûn thãú àn mn âỉåüc tàng lãn cho nàịm khu vỉûc thủ âäüng ca âäư thë Pourbaix Phỉång phạp ny chè dng âãø bo vãû cạc kim loải cọ thãø bë thủ âäüng hoạ Så õọử baớo vóỷ cuớa noù theo hỗnh 6.14 Khi baớo vãû anät, phi náng âiãûn thãú àn mn âãún âiãûn thãú låïn håïn âiãûn thãú khåíi âáưu thủ âäüng Etâ v täúc âäü àn mn lục ny bàịng itâ tỉïc l máût âäü dng àn mn thủ âäüng 81 Phỉång phạp ny dung bo vãû cạc bäưn låïn chỉïa axit bàịng thẹp khäng rè Bo vãû anät it tiãu hao nàng lỉåüng Tuy nhiãn cáưn chụ kiãøm tra cạc ion mäi trỉåìng, âàûc biãût l Cl- âãø ngàn ngổỡa quaù trỗnh hoaỷt hoaù 3-Chọỳng n moỡn bũng caùc låïp sån, ph : a-Ph nhụng nọng : Nhụng kim loải âáù xỉí l bãư màût vo kim loải bo vãû âang nong chy Cạc kim loải dng âãø ph nhụng nọng l : Sn (232OC), Al(657OC), Pb(327oC), Zn(419OC) b-Mả : Låïp ph kim loải âỉåüc mả cháút âiãûn ly nọng chy chỉïa cạc ion cáưn thiãút hay dung dởch õióỷn ly Thọng duỷng nhỏỳt laỡ duỡng bỗnh âiãûn phán gäưm chi tiãút cáưn mả (catät) âiãûn cỉûc phủ (anät) v dung dëch âiãûn ly c-Phun kimloải : Phun kim loải âỉåüc nung nọng chy (bàịng ngn lỉía, hay plasma) lãn bãư màût chi tiãút cáưn ph v tảo låïp bo vãû d-Låïp ph khúch tạn : (tháúm kim loải) Thỉåìng dng âãø khúch tạn km vo bãư màût thẹp Chi tiãút thẹp âàût häüp chỉïa bäüt km v äxyt km (chäúng vọn củc) Sau âọ nung mäi trỉåìng khê trå åí 440OC, km s khúch tạn ph lãn bãư màût thẹp e-Låïp ph phät phạt (phäút phạt hoạ) Nhụng chi tiãút kim loải vo häùn håüp dung dëch H3PO4, , Mg3(PO4)2, Zn3(PO4)3 nọng chy s tảo låïp ph phäút phạt trãn bãư màût f-Låïp ph crämat : Nhụng chi tiãút kim loải â xỉí l bãư màût vo dung dëch axit chỉïa natri crämat tảo låïp ph cọ bo vãû v tàng v âẻp bãư màût (tênh hng hoạ ) ca km hay låïp mả km trãn thẹp g-Låïp ph äxyt : Cho kim loải cáưn bo vãû phán cỉûc anät dung dëch axit âãø tảo låïp äxyt dy khong 10 µ m Xỉí l cạc läù xäúp mng äxyt bàịng cạch ngám thúc nhüm h-Låïp ph thu tinh, men : *Låïp ph thu tinh : dng thu tinh v äxyt kim loải träün dỉåïi dảng vỉỵa nho, sau âọ trạt mäüt låïp mng lãn bãư màût, sáúy khä v nung chy lng Chụng s tảo låïp ph dảng mng mng trãn bãư màût *Låïp ph men : dng men thu tinh 60-75% SiO2, 12-20% äxyt kim loải kiãưm thäø, thãm vo mäüt êt cạc äxyt Ti,Zr, B, Al ph lãn bãư màût kim loải dỉåïi dảng nọng chy Chiãưu dy 0,8-2mm i-Cạc låïp ph hỉỵu cå : *Sån : dng cạc loải sån cọ pha thãm cháút ỉïc chãú àn mn âãø ph lãn bãư mỷt chi tióỳt bũng phổồng phaùp ln, queùt, xỗ hay sån ténh âiãûn *Ph cháút : dạn chàût cạc táúm nhỉûa bàịng PVC, poltylen, lãn thẹp bàịng khê nọng Nhụng chi tiãút vo PVC nọng chy, phun bäüt nhỉûa (nylon, PVC, teflon ) lãn bãư màût sau âọ cho nọng chy v bạm dênh váưo bãư màût kim loải 82 5.4.SỈÛ ÀN MN CẠC VÁÛT LIÃÛU GÄÚM : Våïi váût liãûu gäúm sỉû àn mn ca chụng l sỉû phạ hu họa hc, cå chãú àn mn ca chụng khạc hàón váût liãûu kim loải Tu theo cháút ca mäi trỉåìng lm viãûc s xy quạ trỗnh n moỡn, phaù huyớ caùc vỏỷt lióỷu gọỳm Do âọ chụng ta khäng thãø kho sạt cho tỉìng loải váût liãûu củ thãø âỉåüc Cạc váût liãûu gäúm âỉåüc sổớ duỷng nhióửu vỗ chuùng coù õọỹ bóửn chọỳng n mn khạ cao Thu tinh dng âãø chỉïa cạc cháút lng xám thỉûc Váût liãûu chëu lỉía âỉåüc sỉí dủng cạc lénh vỉûc nhiãût âäü cao, chëu tạc dủng ca kim loải, cạc loải múi, xè 5.5.SỈÛ THOẠI HOẠ CA VÁÛT LIÃÛU POLYME (LO HOẠ) : Trong quạ trỗnh sổớ duỷng caùc vỏỷt lióỷu polyme bở thoaùi hoaù theo thåìi gian : nàng cå, l, họa ca chụng bë suy gim v cúi cng bë hỉ hng Sỉû thoại hoạ ca váût liãûu polyme l cạc quaù trỗnh laợo hoaù vỏỷt lyù, laợo hoaù vaỡ thoaùi hoạ hoạ hc 5.5.1.Sỉû lo hoạ váût l : Sỉû lo hoạ váût l gáy cạc úu täú sau : a-Sỉû di chuøn, sỉû máút mạt bay håi, sỉû trêch ly båíi dung mäi ca cháút hoạ lm biãún âäøi cháút ca polyme b-Tạc dủng ca dung mäi : cạc pháưn tỉí dung mäi cọ kêch thỉåïc nh cọ thãø thám nháûp vo cạc màõt xêch phán tỉí lm cho cạc poly me bë trỉång lãn, váûy bãn chụng xút hiãûn ỉïng sút dỉ lm cho chụng cọ thãø bë nỉït, gáùy 5.5.2.Sỉû thoại hoạ v lo hoạ hoạ hc : Sỉû lo họa v thoại hoạ hoạ hc xy båíi tạc âäüng mảnh lm biãún dảng mảnh mảch cao phán tỉí Vỗ vỏỷy cồ tờnh vaỡ õióỷn tờnh cuớa polyme giaớm âạng kãø Cạc polyme polypropylen, polybutâien, polystyren v polyamit nhảy cm våïi sỉû äxy hoạ Ozän äxy hoạ mảnh hån äxy Cạc polyme clo hoạ khäng nhảy cm våïi äxy hoạ Cháút chäúng äxy hoạ thäng dủng l müi than, cạc amin v phãnon 5.5.3.Sỉû thoại hoạ quang hc : Dỉåïi tạc dủng ca tia cỉûc têm âäü bãưn âỉït v mu sàõc ca polyme cng bë gim Bỉïc xả cỉûc têm cọ cn tàng cỉåìng tạc dủng ca äxy Cạc trỉåìng håüp ny gi l sỉû lo hoạ khê háûu Chäúng thoại hoạ quang hc bàịng cạc cháút mu tảo thnh mng chäúng sỉû thám nháûp ca bỉïc xả (müi than, äxyt titan) 5.5.4.Sỉû thoại hoạ nhiãût : Khi nhiãût âäü tàng lm biãún dảng cáúu trục mảch cao phán tỉí Sỉû thoại hoạ nhiãût cọ thãø gáy âỉït mảch (polyetylen) hồûc sỉû khỉí äxy hoạ (metyl polymetacrylat) hay gim phn ỉïng gäúc vi (sỉû tảo thnh axit HCl nhiãût phán polyvinyl clorua) Trỉåìng håüp giåïi hản sỉû thoại hoạ nhiãût cọ thãø gáy sỉû chạy, phn ỉïng to nhiãût mảnh 83 ... oC A 15 39 B 0,5 14 99 C 4,30 11 47 D 6,67 12 50 E 2 ,14 11 47 F 6,67 11 47 G 911 H 0 ,10 14 99 J 0 ,16 14 99 K 6,67 727 L 6,67 N 13 92 P 0,02 727 Q 0,006 S 0,80 727 Caïc âỉåìng trãn gin âäư pha : -ABCD... CLIO 1, 2 RN ca Phạp gäưm mỉåìi mäüt loải váût liãûu sau âáy taỷo nón : 1- Theùp tỏỳm 40,9% 2-Theùp hỗnh 10 ,9% 2-Gang 11 ,3% 4-Håüp kim nhäm 4,2% 5-Cạc kim loải mu khạc 3,9% 6-Cháút 10 ,2% 7-Cháút... âäü, 0C δ-Fe(A2) γ-Fe(A1) 911 Nhiãût âäü L(loíng) 15 39 C α-Fe(A2) D 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0 A B Hỗnh 2. 5- Giaớn õọử pha cuớa sừt Hỗnh 2. 6- Hóỷ trủc ca gin âäư pha cáúu tỉí í 2-Gin âäư