Vật liệu là các chất liệu để làm ra hoặc tạo nên một vật. Từ khi nền văn minh của loài người xuất hiện, con người sử dụng các vật liệu theo cùng với năng lượng để nâng cao chất lượng cuộc sống của mình. Vật liệu ở khắp nơi bao quanh chúng ta bởi các sản phẩm đều được làm từ các vật liệu. Một vài vật liệu thông dụng như: gỗ xây dựng, bê tông, gạch, thép, chất dẻo, thủy tinh, cao su, nhôm, đồng và giấy. Ngoài ra còn rất nhiều vật liệu khác, chỉ cần chúng ta nhìn xung quanh chúng ta là thấy. Do vậy các vật liệu mới được nghiên cứu và phát triển không ngừng.Mỗi ngành kỹ thuật đều có những yêu cầu đặc biệt đối với vật liệu của ngành mình. Trong ngành Kỹ thuật lạnh cũng vậy, vật liệu phải phù hợp về tính chất vật lý, hóa học cơ học và công nhệ mà trong ngành Kỹ thuật nhiệt lạnh đề ra. Trong lịch sử trên một trăm năm phát triển cùng với việc nghiên cứu cơ bản về cơ sở kĩ thuật lạnh như các phương pháp làm lạnh nhân tạo, các loại môi chất lạnh, các máy và thiết bị lạnh, các thiết bị phụ và dụng cụ thì vật liệu kĩ thuật lạnh được đắc biệt quan tâm nghiên cứu. Việc nghiên cứu vật liệu kỹ thuật lạnh được đặc biệt có ý nghĩa to lớn trong việc nâng cao tuổi thọ, độ tin cậy của hệ thống lạnh đồng thời làm cho giá thành máy và thiết bị lạnh giảm xuống, giá thành một đơn vị lạnh giảm xuống.
ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI BÁO CÁO MƠN HỌC VẬT LIỆU NHIỆT LẠNH ĐỀ TÀI: VẬT LIỆU LIM LOẠI CHỊU LẠNH GVHD: SVTH: Tp Hồ Chí Minh, tháng 05 năm 2020 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ĐỀ TÀI: VẬT LIỆU KIM LOẠI CHỊU LẠNH GVHD: TS ĐẶNG HÙNG SƠN Bảng phân công cơng việc nhóm STT Tên MSSV Cơng việc Thực phần khái niệm tính chất chung vật liệu kim loại chịu lạnh Thực phần ứng dụng, pp Thực phần thép nhôm, hệ thống thực sử dụng kim loại chịu lạnh, tổng hợp chỉnh sửa tiểu luận Thực phần đồng hợp kim đồng, chỉnh sửa pp Thực phần mở đầu kết luận, chỉnh sửa Thực phần nhôm hợp kim nhôm MỤC LỤC MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài II Mục tiêu nghiên cứu: .5 III Phương pháp nghiên cứu: NỘI DUNG I Khái niệm tính chất chung vật liệu kim loại chịu lạnh Khái niệm vật liệu kim loại chịu lạnh Tính chất chung vật liệu kim loại chịu lạnh 2.2 Nhiệt độ ứng dụng cho phép 2.3 Độ dãn nở kim loại 11 2.4 Độ dẫn nhiệt .12 2.5 Nhiệt dung riêng 14 2.6 Độ dẫn điện 15 II Phân loại vật liệu kim loại chịu lạnh 17 Thép hợp kim thép .17 1.1 Thép cacbon 17 1.2 Thép không gỉ .17 Nhôm hợp kim nhôm 20 2.1 Nhôm 20 2.2 Đura 20 2.3 Silumin 21 Titan hợp kim Titan 21 3.1 Titan 21 3.2 Hợp kim titan 24 Đồng hợp kim đồng 27 4.1 Các tính chất đồng 27 4.2 Hợp kim đồng 30 4.2.1 Latông ( đồng vàng hay đồng thau) 30 4.2.2 Brông 32 III Ứng dụng vật liệu kim loại chịu lạnh 34 Trong ngành công nghệ nhiệt lạnh .34 Trong ngành công nghiệp khác 35 IV Hệ thống thực sử dụng kim loại chịu lạnh 35 KẾT LUẬN .37 MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài Vật liệu chất liệu để làm tạo nên vật Từ văn minh loài người xuất hiện, người sử dụng vật liệu theo với lượng để nâng cao chất lượng sống Vật liệu khắp nơi bao quanh sản phẩm làm từ vật liệu Một vài vật liệu thông dụng như: gỗ xây dựng, bê tông, gạch, thép, chất dẻo, thủy tinh, cao su, nhơm, đồng giấy Ngồi cịn nhiều vật liệu khác, cần nhìn xung quanh thấy Do vật liệu nghiên cứu phát triển không ngừng Mỗi ngành kỹ thuật có yêu cầu đặc biệt vật liệu ngành Trong ngành Kỹ thuật lạnh vậy, vật liệu phải phù hợp tính chất vật lý, hóa học học công nhệ mà ngành Kỹ thuật nhiệt lạnh đề Trong lịch sử trăm năm phát triển với việc nghiên cứu sở kĩ thuật lạnh phương pháp làm lạnh nhân tạo, loại môi chất lạnh, máy thiết bị lạnh, thiết bị phụ dụng cụ vật liệu kĩ thuật lạnh đắc biệt quan tâm nghiên cứu Việc nghiên cứu vật liệu kỹ thuật lạnh đặc biệt có ý nghĩa to lớn việc nâng cao tuổi thọ, độ tin cậy hệ thống lạnh đồng thời làm cho giá thành máy thiết bị lạnh giảm xuống, giá thành đơn vị lạnh giảm xuống II Mục tiêu nghiên cứu: Hiểu rõ kết cấu tính chất kim loại chịu lanh Cũng tìm hiểu ứng dụng kim loại chịu lạnh ngành kỹ thuật nhiệt lạnh nói riêng, đời sống sản xuất nói chung Giúp nâng cao đời sống vật chất cho người III Phương pháp nghiên cứu: Tổng hợp tài liệu, nghiên cứu từ nguồn liên quan đến kim loại chịu lạnh ứng dụng kim loại chịu lạnh NỘI DUNG I Khái niệm tính chất chung vật liệu kim loại chịu lạnh Khái niệm vật liệu kim loại chịu lạnh Vật liệu chịu lạnh vật liệu giữ đủ độ dai nhiệt độ thấp từ 0÷-269C (273÷4K) Tính chất chung vật liệu kim loại chịu lạnh Các tính chất lí vật liệu ln phụ thuộc hay nhiều vào nhiệt độ Khi sử dụng vật liệu nhiệt độ -40°c trở xuống cần đặc biệt ý đến thay đổi tính chất lí đặc biệt tính chất học 2.1 Độ bền dẻo, va đập Hầu hết kim loại đen mầu có thay đổi tính chất học khái quát sau: nhiệt độ giảm, độ bền kéo giới hạn kéo chẩy tăng vậy,khơng gây trở ngại không cần phải lưu ý Ngược lại nhiệt độ giảm, độ kéo dãn độ bền dẻo va đập giảm nhanh Tuy nhiên tốc độ giảm tuỳ thuộc vào vật liệu riêng biệt Khi sử dụng vật liệu nhiệt dộ thấp cần thiết phải chọn vật liệu phù hợp có độ bền dẻo va đập nhiệt độ vận hành không nhỏ 30 Nm/cm2 (hình 1-2) Hình 1-2 Sự phụ thuộc độ bền dẻo va đập nhiệt độ thấp(2) a) Đường biến thiên đại cương chủng loại; b) Độ bền dẻo va đập số loại thép Các vật liệu phân làm ba nhóm: Nhóm (đường cong 1) có độ bền dẻo va đập cao, phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ giảm độ bền dẻo va đập giảm, giữ ngun chí tăng chút Nhóm ba (đường cong 3) có tính chất tương tự nhóm từ đầu có độ bền dẻo va đập thấp Nhóm hai (đường cong 2) có tính chất đặc biệt cả, gồm ba giai đoạn Giai đoạn (phần a đường cong 2) biến dạng dẻo, độ bền dai va đập giảm nhẹ nhiệt độgiảm Giai đoạn hai (phần b) giai đoạn chuyển biến, độ bền dai va đập giảm nhanh đột ngột sau đến giai đoạn (phần c) biến dạng giòn, độ dai va đập cịn nhỏ Hình 1-2a biểu diễn đường biến thiên đại cương độ bền dẻo va đập ba nhóm Hình 1-2b biểu diễn biến thiên độ bền dẻo va đập phụ thuộc vào nhiệt độ thấp số loại thép cácbon hợp kim Tiêu chuẩn TGL 13871 QiDC Đức cũ quy định loại thép cácbon hợp kim có độ dẻo cho phép sử dụng nhiệt độ - 40°C trở xuống Độ bền dẻo va đập (Nm/cm2) kim loại nhiệt độ khác (°C) STT Vật Liệu 20°C -80°C -120°C -Thép xây dựng thép thấm cácbon 100-200 0,3-1,5 Nm/cm2 0,2-0,5 Nm/cm2 Thép niken 5% 130 Nm/cm2 110 Nm/cm2 70 Nm/cm2 170 Nm/cm2 100 Nm/cm2 80 Nm/cm2 200-250 Nm/cm2 - - 140-180 Nm/cm2 150-200 Nm/cm2 125 142 Nm/cm2 Nm/cm2 192 190 Nm/cm2 Nm/cm2 -196°C -253°C *Kim loại đen Thép niken 36% Thép hơp kim cao austênit X8GniTi 18.10 Kim loại màu -Đồng Nm/cm2 160-205 Nm/cm2 Đồng thau (CuZn37) Hơp kim đồng niken sắt Đồng bạch 110 115 120 (Hợp kim Nm/cm2 Nm/cm2 Nm/cm2 - - 40-80 Nm/cm2 150-200 Nm/cm2 140- 160 Nm/cm2 - 155 Nm/cm2 - 195 195 Nm/cm2 Nm/cm2 - đồng niken kẽm) 10 11 12 Nhôm (AI 99,5) 40 52 Nm/cm2 Nm/cm2 Hợp kim nhôm mangiê (AlMg) 100 110 Nm/cm2 Nm/cm2 Kẽm 60 3.5 Nm/cm2 Nm/cm2 Chì 24 Nm/cm2 - - - - - 60 Nm/cm2 100 Nm/cm2 - - - 38 Nm/cm - 45 -183°C Nm/cm2 Bảng 1-1: Giới thiệu độ bền dẻo va đập số thép kim loại đen kim loại mầu nhiệt độ khác nhaụ (3) 2.2 Nhiệt độ ứng dụng cho phép Đối với nhà thiết kế sử dụng vật liệu lạnh, nhiệt độ làm việc cho phép vật liệu loại tải đại lượng có ý nghĩa Nó trả lời nhanh chóng đâu giới hạn nhiệt độ ứng dụng vật liệu Các tài liệu tham khảo đưa giới hạn có độ sai lệch lớn Nói chung giới hạn nhiệt độ ứng dụng phụ thuộc vào nhiều yếu tố phụ thuộc vào kiểu mạng tinh thể, thành phần hố học, phương pháp sản xuất, phương pháp xử lí nhiệt vật liệu lính chất độ lớn tải vật liệu Vì sai lệch số liệu đương nhiên, số liệu tính chất vật lí sai lệch