Bài giảng vật liệu học - Chương 2: Cấu trúc vật liệu kim loại potx

TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 1 1 Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 VẬT LIỆU HỌC VẬT LIỆU HỌC Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 2 2 Chương-2 Chương-2 Cấu trúc vật liệu kim loại Cấu trúc vật liệu kim loại 2.1.Cấu trúc kim loại ngyên chất 2.1.Cấu trúc kim loại ngyên chất 2.2.Hợp kim & giản đồ trạng thái 2.2.Hợp kim & giản đồ trạng thái Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 3 3 2.1.Cấu trúc của kim loại nguyên chất 2.1.Cấu trúc của kim loại nguyên chất 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm 2.1.2.Cấu trúc lập phương diện tâm 2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt 2.1.3.Cấu trúc lục phương xếp chặt 2.1.4.Dạng thù hình 2.1.4.Dạng thù hình 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 4 4 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm • Ô cơ sở: khối lập phương Ô cơ sở: khối lập phương ∑ ∑ e = e = đỉnh : 8 nguyên tử + Tâm : 1 nguyên tử = đỉnh : 8 nguyên tử + Tâm : 1 nguyên tử = 9 ngtử 9 ngtử Ví dụ 33 : Ví dụ 33 : Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 5 5 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm • Số nguyên tử trong ô cơ sở (Trung b Số nguyên tử trong ô cơ sở (Trung b ình) ình) : : n n v v = 8 x 1/8 + 1 = 2 ng.tử = 8 x 1/8 + 1 = 2 ng.tử Ví dụ 34: Ví dụ 34: Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 6 6 • Kích thước nguyên tử Kích thước nguyên tử Các nguyên tử xếp chặt theo hướng mặt chéo khối Các nguyên tử xếp chặt theo hướng mặt chéo khối (4R) (4R) 2 2 = 2 = 2 a a 2 2 + a + a 2 2 = 3a = 3a 2 2 4 3a R = Ví dụ 35 : Ví dụ 35 : 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 7 7 • Số phối vị : Số phối vị : K = 8 K = 8 2.1.1.Cấu trúc lập phương th 2.1.1.Cấu trúc lập phương th ể tâm ể tâm Ví dụ 36 : Ví dụ 36 : Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 8 8 • Mật độ nguyên tử Mật độ nguyên tử V = a V = a 3 3 %68%100 V πR 3 4 n V v M 3 v v === 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 9 9 • Mạng tinh thể = Mạng tinh thể = ∑ ∑ ô cơ sở ô cơ sở 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm Ví dụ 37 : Ví dụ 37 : Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 10 10 • Các kim loại : Các kim loại : Fe Fe α α , Cr , Mo , W , Cr , Mo , W 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1.Cấu trúc lập phương thể tâm [...]... a × a sin 60 o -Thể tích bình hành Vbh = Sbh × C = 1.633 × a × sin 60 3 o -Thể tích khối lục phương xếp chặt Vlp = 3Vbh = 3 × 1.633 × a × sin 60 3 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng o 23 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt • Các kim loại : Ti , Mg , Zn Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 24 Cấu trúc tinh thể của kim loại Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 25 2.1.4.Dạng thù hình  Khái niệm : Những cấu trúc tinh thể ≠... Hồng 13 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm • Số phôi vị : K = 4 x 2 + 4 = 12 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 14 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm • Mật độ nguyên tử V = a3 4 3 n v πR v 3 Mv = = 100% = 74% V V Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 15 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm •Mạng tinh thể = ∑ ô cơ sở Ví dụ 40 : Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 16 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm • Các kim loại : Feγ ,... Văn Hồng 20 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt • Số phôi vị : K = 3 x 2 + 6 = 12 Ví dụ 42 : Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 21 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt  Mật độ nguyên tử 4 3 n v πR v 3 Mv = = 100% = 74% V V -Thể tích các nguyên tử 4 3 4 v = nv × πR = 6 × πR 3 3 -Thể tích khối lục phương xếp chặt Vlp = 3Vbh Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 22 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt -Diện tích bình hành... Văn Hồng 29 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại Ví dụ 22: Đường nguội của Cu Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 30 Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 31 2.1.5 Sự kết tinh của kim loại  Qúa trình làm nguội : ↓T < 1500oC : Cu(L) nguội dần ∀ ↓T =1083oC : Cu(L) bắt đầu kết tinh ↓↓T = 1083oC : Cu(L) kết thúc kết tinh ↓↓ T < 1083oC : Cu(R) nguội dần đến T(p) • Điều kiện : ↓∆T =T(kt )-( 1÷2oC) -> Độ qúa ngội • Ẩn nhiệt kết tinh:... Cu, Al Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 17 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt • Ô cơ sở: khối lăng trụ lục giác đều ∑ e = Đỉnh : 6x 2 + Đáy : 1 x 2 + Tâm : 3 = 17 ngtử Ví dụ 41 : Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 18 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt • Số nguyên tử trong ô cơ sở: nv = 12 x 1/6 + 2x1/2 + 3 = 6 ng.tử Ví dụ 42 : Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 19 2.1.3 .Cấu trúc lục phương xếp chặt • Kích thước nguyên... thù hình Graphit Kim cương Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 26 Graphit Kim cương Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 27 2.1.4.Dạng thù hình  Chuyển biến thù hình : Qúa trình thay đổi cấu trúc mạng tinh thể từ dạng thù hình này sang dạng thù hình khác  Nguyên nhân: T, P thay đổi => Các nút mạng (ion, nguyên tử, phân tử) : biến dạng (thay đổi kích thước) => Thay đổi lực liên kết => Biến dạng cấu trúc tinh thể Tháng...2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm • Ô cơ sở: khối lập phương ∑ e = 8 nguyên tử + 6 nguyên tử = 14 ngtử Ví dụ 38 : Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 11 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm • Số nguyên tử trong ô cơ sở: nv = 8 x 1/8 + 6/2 = 4 ng.tử Ví dụ 39 : Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 12 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm • Kích thước nguyên tử Các nguyên... 32 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại  Quá trình kết tinh : gồm 2 qúa trình : • Sinh mầm: trong kim loại lỏng T Nhóm nguyên tử trật tự gần Cố định lại • Phát triển mầm: bổ xung các nguyên tử bên cạnh Hai qúa trình xảy ra song song đồng thời => Tinh thể nhánh cây  lớn lến  Chạm khít vào nhau: L = 0 ~ Kết tinh: kết thúc Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 33 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại Ví dụ 23: Sự hình thành... kim loại Ví dụ 23: Sự hình thành tinh thể Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 34 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại • Ví dụ 24: Tinh thể nhánh cây Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 35 2.1.5.Sự kết tinh của kim loại  Sản phẩm qúa trình: Tinh thể nhánh cây = Hạt tinh thể Bề mặt phân cách = Biên giới hạt  Ví dụ 25 : Hạt kim lọai Tháng 02.2006 TS Hà Văn Hồng 36 . 02.2006 VẬT LIỆU HỌC VẬT LIỆU HỌC Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 2 2 Chương- 2 Chương- 2 Cấu trúc vật liệu kim loại Cấu trúc vật liệu kim loại 2.1 .Cấu trúc kim loại ngyên. chất 2.1 .Cấu trúc của kim loại nguyên chất 2.1.1 .Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.1 .Cấu trúc lập phương thể tâm 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm 2.1.2 .Cấu trúc lập phương diện tâm 2.1.3 .Cấu trúc. chất 2.1 .Cấu trúc kim loại ngyên chất 2.2.Hợp kim & giản đồ trạng thái 2.2.Hợp kim & giản đồ trạng thái Tháng 02.2006 Tháng 02.2006 TS. Hà Văn Hồng TS. Hà Văn Hồng 3 3 2.1 .Cấu trúc của kim loại