Slide 1 Mở đầu * Khoa học vật liệu nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của vật liệu Vật liệu là gì? là các vật rắn có thể sử dụng để chế tạo các dụng cụ, máy móc, thiết bị, xây dựng cá[.]
Mở đầu * Khoa học vật liệu nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc tính chất vật liệu Vật liệu gì? vật rắn sử dụng để chế tạo dụng cụ, máy móc, thiết bị, xây dựng cơng trình…… Kim loại nhóm vật liệu chính: VL kim loại, Ceramic, Polymer Composite 1- VL bán dẫn 2- VL siêu dẫn Composite 3- VL silicon 4- VL polymer dẫn điện Polymer Ceramic Mở đầu (tiếp theo) Vai trò vật liệu: Đối tượng vật liệu học cho chuyên ngành khí: nghiên cứu mối quan hệ tính chất cấu trúc vật liệu Tính chất: - học (cơ tính) - vật lý (lý tính) - hóa học (hố tính) - cơng nghệ sử dụng Cấu trúc: - nghiên cứu tổ chức tế vi - cấu tạo tinh thể Các tiêu chuẩn vật liệu: TCVN, Nga, Mỹ, Nhật, Châu Âu Chương 1: Cấu trúc tinh thể hình thành 1.1 Cấu tạo liên kết nguyên tử: Cấu tạo nguyên tử: e chuyển động bao quanh hat nhân (p+n) Các dạng liên kết chất rắn: * Liên kết đồng hố trị: hình thành ngun tử góp chung điện tử hoá trị liên kết (H2, Cl2, CH4….) Liên kết có tính định hướng * Liên kết ion: hình thành lực hút nguyên tố dễ nhường e hoá trị (tạo ion dương) với nguyên tố dễ nhận e hoá trị (tạo ion âm) liên kết (LiF….) Liên kết khơng có tính định hướng * Liên kết kim loại: hình thành tương tác e tự chuyển động mạng tinh thể ion dương * Liên kết hỗn hợp: hình thành vật liệu tồn nhiều loại liên kết có góp mặt nhiều loại nguyên tố * Liên kết yếu: có tương tác phần tử bị phân cực 1.2 Sự xếp nguyên tử vật chất Chất khí: nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn loạn Chất rắn tinh thể: nguyên tử có vị trí hồn tồn xác định (có trật tự gần trật tự xa) Chất lỏng: có trật tự gần, khơng có trật tự xa Chất rắn vơ định hình: ngun tử xếp khơng có trật tự vơ định hình Chất rắn vi tinh thể: có cấu trúc tinh thể trạng thái cỡ hạt nano 1.3 Khái niệm mạng tinh thể Vì cần nghiên cứu mạng tinh thể Tính chất vật liệu bị đinh cấu trúc mạng tinh thể Tính đối xứng: - tâm đối xứng - trục đối xứng - mặt đối xứng Ơ sở: phần khơng gian nhỏ đặc trưng cho toàn quy luật xếp toàn mạng tinh thể Đồng HK đồng Đồng (Cu) Đặc tính: - Có độ bền chống ăn mòn tốt điều kiện thường (khí quyển) - Độ dẫn điện, dẫn nhiệt cao - Tính dẻo tốt - Tính hàn tốt điều kiện oxy Nhược điểm: - Khối lượng riêng lớn ( ~ 8,94g/cm3) - Khó gia cơng cắt gọt (rất dẻo) - Tính đúc Cải thiện độ bền, độ cứng: hợp kim hóa., biến dạng… Phân loại: - Cu-Zn Latông - Cu-Nguyên tố khác Brông + tên nguyên tố Latông (Cu-Zn): - Đặc điểm: + Sự kết hợp Cu với Zn hàm lượng Zn thay đổi xuất pha + - dung dịch rắn thay Zn Cu nâng cao độ bền, độ dẻo pha + - pha điện tử CuZn cứng, giòn xuất %Zn khoảng 46-50% - Các ứng dụng: - Latông pha () + Zn (5-12%): làm đồ dùng, chi tiết: tiền xu, vỏ bút…… + Zn (20%): làm vàng giả + Zn (30%): độ dẻo cao vỏ đạn Với Latông pha thêm Pb cải thiện tính gia cơng khí - Latơng pha ( + ) + Zn (40%): làm chi tiết cần độ bền cao so với latông pha: van hơi, bulông đai ốc…… Với Latơng pha thêm Pb cải thiện tính gia cơng khí Brơng: a) Brơng thiếc (Cu-Sn) - Đặc điểm: + Các pha hóa bền: , , … + %Sn < 8% tổ chức gần pha đồng có tính dẻo biến dạng tốt - Brông thiếc biến dạng: + %Sn < 8% + Ứng dụng làm chi tiết chống ăn mịn mơi trường nước biển - Brơng thiếc đúc: + %Sn > 10% + Ứng dụng làm chi tiết chống ăn mịn mơi trường khí quyển, đúc tượng, tác phẩm nghệ thuật b) Brông nhôm (Cu-Al) - Đặc điểm: + %Al < 9,4% tổ chức gần pha đồng có tính dẻo bền + Chống ăn mòn tốt mơi trường nước biển khí thường - Brơng pha: + %Al 5-9% + Ứng dụng làm chi tiết hệ thống trao đổi nhiệt, ngưng tụ hơi…… - Brông hai pha: + %Al > 9,4% + Ứng dụng làm chi tiết hệ thống kết cấu máy bay, dụng cụ thể thao… c) Brông Berili (Cu-Be) + %Be ~ 2% có độ đàn hồi cao sau tơi + hóa già + Ứng dụng làm chi tiết hệ thống đàn hồi HK ổ trượt Đặc điểm vật liệu: - Phải có hệ số ma sát nhỏ - Chịu áp lực cao làm mịn cổ trục - Tính cơng nghệ tốt - Giá thành thấp + Babit thiếc: Sn-Sb-Cu + Babit chì: Pb-Sn-Sb (Cu) + Với hợp kim ổ trượt làm việc môi trường nhiệt độ cao: sử dụng HK nhôm: Al-Sn HK bột Phương pháp chế tạo: - Tạo bột kim loại (hợp kim) - Tạo hình chi tiết từ bột vật liệu chế tạo từ - Thiêu kết Ưu điểm: - Hiệu sử dụng vật liệu chế tạo cao - Đảm bảo đồng chất lượng, tổ chức, kích thước hạt… Nhược điểm: - Cấu trúc khơng xít chặt tính khơng cao