chương 7: CREAMIC pdf

283 283 Phần IV vật liệu phi kim loại Ch!ơng 7 ceramic 7 Khái niệm chung 7 . Bản chất và phân loại Ceramic hay còn gọi là vật liệu vô cơ đ!ợc tạo thành từ các hợp chất hóa học giữa: - kim loại (Me) với các á kim bao gồm B, C, N, O và Si (bán kim loại hay bán dẫn) bao gồm các borit, cacbit, nitrit, ôxyt, silixit kim loại hay - các á kim kết hợp với nhau nh! các cacbit, nitrit, ôxyt của bo và silic (SiC, BN, SiO 2 ) nh! biểu thị ở hình 7. Hình 7.1. Các khả năng kết hợp giữa các nguyên tố hóa học để tạo nên ceramic. Với sự kết hợp đa dạng nh! vậy làm cho ceramic cũng đa dạng về thành phần hóa học và tính chất. Theo các dạng hợp chất hình thành, ceramic có nhiều loại nh!: + đơn ôxyt kim loại (Al 2 O 3 trong gốm corindon), + đơn ôxyt bán kim loại (SiO 2 trong thủy tinh thạch anh), + hỗn hợp nhiều ôxyt kim loại (sứ, thủy tinh silicat), + các đơn nguyên tố (bo, cacbon), + cacbit, nitrit của kim loại và á kim (TiC, SiC, BN, ZrN ). Có thể phân loại ceramic theo thành phần hóa học, theo cấu trúc, theo ph!ơng pháp công nghệ, lĩnh vực sử dụng Theo các đặc điểm kết hợp, thịnh hành cách phân loại ceramic ra làm ba nhóm chính: gốm và vật liệu chịu lửa, thủy tinh và gốm thủy tinh, ximăng và bêtông. 284 284 7 2. Liên kết nguyên tử Do ceramic đ!ợc tạo nên từ các nguyên tố có bản chất hóa học khác nhau: kim loại và á kim, nên có liên kết và cấu trúc phức tạp khác với kim loại. Khác với kim loại (chủ yếu có liên kết kim loại), trong ceramic không có liên kết kim loại mà là kết hợp giữa liên kết ion và liên kết đồng hóa trị. Ví dụ, tỷ lệ liên kết ion của các nguyên tố K, Mg, Zr, Ti, Al, B, Si, C với ôxy lần l!ợt là 90, 80, 67, 63, 60, 45, 40, 22% (phần còn lại là liên kết đồng hóa trị). Chính có liên kết phức hợp nh! vậy năng l!ợng liên kết trong ceramic t!ơng đối lớn, khoảng 00 ữ 500 kJ/mol (cao hơn kim loại, 60 ữ 250 kJ/mol ) nên nó có nhiệt độ nóng chảy cao, mật độ cao, cứng, giòn, trong suốt và cách điện cao. Cũng do đặc điểm về liên kết nh! vậy mà cấu trúc tinh thể của ceramic khác với kim loại, cụ thể là: - cấu trúc tinh thể phức tạp, và - ngoài cấu trúc tinh thể (phức tạp), trong ceramic có thể tồn tại cả trạng thái vô định hình. H#y xét các cấu trúc này. 7 3. Trạng thái tinh thể a. Kiểu mạng tinh thể và số sắp xếp Nh! đ# biết, bất cứ hợp chất nào cũng phải trung hòa về điện: tổng số điện tích âm của các anion phải bằng tổng số điện tích d!ơng của các cation. Yếu tố có ảnh h!ởng lớn đến kiểu mạng tinh thể và số sắp xếp (phối trí) của mạng ceramic là t!ơng quan về kích th!ớc (bán kính) ion giữa cation và anion (r C / r A ). Có thể thấy rằng các nguyên tử kim loại cho đi điện tử khi bị ôxy hóa nên cation th!ờng có kích th!ớc bé hơn anion á kim nhận điện tử (bảng 7.), nên r C / r A < . ứ ng với các giá trị khác nhau của tỷ số này mạng tinh thể sẽ có các kiểu và số phối trí - số sắp xếp (số các anion lân cận gần nhất với cation bất kỳ) khác nhau nh! biểu thị ở bảng 7.2. Bảng 7.1 . Bán kính ion của một số cation và anion (với số phối trí 6) Cation r C , nm Cation r C , nm Anion r A, nm Al 3+ 0,053 Mg 2+ 0,072 Br - 0,96 Ba 2+ 0,36 Mn 2+ 0,067 Cl - 0,8 Ca 2+ 0,00 Na + 0,02 F - 0,33 Cs + 0,70 Ni 2+ 0,069 I - 0,220 Fe 2+ 0,077 Si 4+ 0,040 O 2 - 0,40 Fe 3+ 0,069 Ti 4+ 0,06 S 2 - 0,84 K + 0,38 Khi r C / r A < 0,55, do cation quá nhỏ nó chỉ bị bao quanh gần nhất bởi hai anion. Khi tỷ số r C / r A trong khoảng 0,55 đến 0,225 cation nằm gọn trong khe hở giữa ba anion xếp xít chặt, nên có số sắp xếp (phối trí) là ba. Với tỷ số trên trong khoảng 0,225 ữ 0,44, cation nằm trong lỗ hổng của hình bốn mặt tạo nên bởi bốn anion, nên có số sắp xếp là bốn. Nếu r C / r A tăng lên đến 0,44 ữ 0,732, cation nằm trong lỗ hổng của hình tám mặt tạo nên bởi sáu anion, nên có số sắp xếp là sáu. Khi tỷ số r C / r A đạt 0,732 ữ ,0, cation nằm ở tâm hình lập ph!ơng với các đỉnh là tám anion nên có số sắp xếp là tám. 285 285 Bảng 7.2. Quan hệ giữa r C / r A , số sắp xếp và dạng phân bố ion r C /r A <0,55 0,55- 0,225 0,225-0,44 0,44-0,732 0,732-,0 Số phối trí 2 3 4 6 8 Dạng phân bố ion b. Cấu trúc MX Nhiều ceramic là hợp chất trong đó cation và anion cùng hóa trị nên số l!ợng nguyên tử tham gia bằng nhau, tạo nên công thức MX (M - cation kim loại, X- anion á kim). Muối ăn NaCl Hình 7.2 . ô cơ sở mạng tinh thể NaCl. Hình 7.3. ô cơ sở mạng tinh thể CsCl. Với tỷ số r Na+ / r Cl- = 0,56, mạng NaCl sẽ có số sắp xếp là 6, ion Na + nằm ở tâm hình tám mặt của mạng lập ph!ơng tâm mặt (A) nh! biểu thị ở hình 7.2. Vậy có thể hình dung mạng tinh thể NaCl nh! là mạng lập ph!ơng tâm mặt của các anion Cl - , còn các cation Na + nằm vào tất cả các lỗ hổng tám mặt của các ion Cl - với vị trí trung tâm của khối và các cạnh bên của hình lập ph!ơng. Có thể xem mạng nh! gồm bởi hai mạng lập ph!ơng tâm mặt: một của cation và một của 286 286 anion. Nhiều ceramic th!ờng dùng có cấu trúc giống NaCl là MgO, MgS, LiF, FeO. CsCl Với tỷ số r Cs+ / r Cl- = 0,94, mạng CsCl sẽ có số sắp xếp là 8, ion Cl - chiếm vị trí các đỉnh hình lập ph!ơng, còn tâm khối là cation Cs + , nó nh! gồm bởi hai mạng lập ph!ơng đơn giản: một của cation và một của anion đan xen nhau (hình 7.3). Sunfit kẽm, kim c!ơng Với ZnS, r Zn2+ / r S2- < 0,44 nên có số sắp xếp là 4, tất cả các anion S 2 - hình thành mạng lập ph!ơng tâm mặt, còn các cation Zn 2+ nằm trên /4 các đ!ờng chéo khối của hình lập ph!ơng, so le nhau trên d!ới nh! biểu thị ở hình 7.4. Nh! vậy mỗi cation Zn 2+ đều có bốn anion S 2 - cách đều gần nhất, và ng!ợc lại. Hợp chất MX với nguyên tử hóa trị cao (hai đến bốn) có tổ chức này ngoài ZnS còn có ZnTe, SiC. Hình 7.4. ô cơ sở mạng tinh thể ZnS. Hình 7.5. ô cơ sở mạng tinh thể kim c!ơng. Kim c!ơng, dạng thù hình của cacbon, lại chiếm tất cả các vị trí của cả Zn lẫn S nh! biểu thị ở hình 7.5. Vậy mỗi nguyên tử cacbon liên kết với bốn nguyên tử cacbon khác và ở đây tất cả liên kết đều hoàn toàn (00%) đồng hóa trị, không có liên kết ion. Mạng này còn đ!ợc gọi là lập ph!ơng kim c!ơng. c. Cấu trúc MX 2 hay M 2 X Nếu hóa trị của cation và anion không giống nhau, nên số l!ợng tham gia khác nhau, chúng tạo nên hợp chất M m X p , trong đó m hoặc p hay m và p đều khác . Khảo sát tr!ờng hợp một giá trị bằng , còn giá trị kia bằng 2. Mạng tinh thể fluorit canxi CaF 2 đ!ợc trình bày ở hình 7.6a, tạo nên bởi ô lập ph!ơng tâm mặt của Cation Ca 2+ , tám anion F - nằm ở tâm của tám khối lập ph!ơng nhỏ trong nó. Mạng tinh thể cuprit Cu 2 O đ!ợc trình bày ở hình 7.6b, tạo nên bởi ô lập ph!ơng tâm khối của anion O 2- , bốn cation Cu + bố trí giống nh! bốn nguyên tử bên trong của kim c!ơng. Mạng tinh thể của rutin TiO 2 đ!ợc trình bày ở 287 287 hình 7.6c, tạo nên bởi ô chính ph!ơng (bốn ph!ơng) tâm khối của cation Ti 4+ với a = 0,45 nm , c = 0,29 nm . Mỗi cation Ti 4+ đ!ợc sáu anion O 2- gần nhất bao quanh, còn mỗi anion O 2- đ!ợc bao quanh gần nhất bởi ba cation Ti 4+ . Hình 7.6. Mạng tinh thể của: a. CaF 2 , b. Cu 2 O, c. TiO 2 , d. BaTiO 3 d. Cấu trúc M m N n X p Một số ceramic có thể đ!ợc tạo thành trên cơ sở mạng tinh thể của hai hay nhiều loại cation (M, N). Ví dụ, titanat bari BaTiO 3 có cấu trúc mạng đ!ợc trình bày ở hình 7.6d, trong đó Ba 2+ nằm ở đỉnh hình lập ph!ơng, Ti 4+ - tâm khối hình lập ph!ơng, O 2 - - tâm các mặt bên. e. Đa diện phối trí và mạng tinh thể Nh! vậy, có thể coi một cách gần đúng mạng tinh thể của phần lớn các ceramic là mạng của các ion, trong đó các cation và anion chiếm vị trí nút mạng. Nh!ng do luôn luôn có một tỷ lệ nhất định liên kết đồng hóa trị nên trong mạng có sự điều chỉnh và sắp xếp lại, các anion X bao quanh cation Me (kim loại) tạo ra hình đa diện phối trí MeX n . Chỉ số n chính là số sắp xếp (phối trí) phụ thuộc tỷ lệ bán kính giữa cation và anion (r C / r A ), có giá trị từ 2 đến 8 tùy theo kiểu hình đa diện phối trí ở bảng 7.2 (có thể có tr!ờng hợp số phối trí là 2). Trong các nhóm ceramic hệ ôxyt phổ biến hơn cả là đa diện phối trí hình bốn mặt MeO 4 (n = 4) và hình tám mặt MeO 6 (n = 6). Các đa diện phối trí liên kết với nhau tạo ra mạng tinh thể của vật liệu . Chúng có thể liên kết với nhau qua đỉnh hoặc qua cạnh hoặc qua mặt của đa diện phối trí. Độ bền vững của mạng sẽ lớn nhất khi các đa diện phối trí nối nhau qua đỉnh, giảm dần khi nối nhau qua cạnh và qua mặt. 288 288 Ví dụ nh! thấy rõ ở hình 7.7: đơn vị cấu trúc cơ bản của vật liệu silicat là khối bốn mặt SiO 4 4 - hình thành nên bởi các anion O 2 - (hình a). Với sự nối nhau (góp chung anion O 2- ) của các khối bốn mặt đó mà mỗi hình bốn mặt đều bị chia bớt anion O 2 - cho các hình bốn mặt khác để hình thành nên các cấu trúc phức tạp hơn nữa. Một số trong các cấu trúc đó đ!ợc trình bày ở các hình b,c,d với các công thức Si 2 O 7 6 - , Si 3 O 9 6 - , Si 6 O 8 2 - và tạo nên mạch đơn nh! ở hình e với công thức () n2 n 3 SiO Hình 7.7. Các kiểu sắp xếp của các đa diện phối trí SiO 4 . f. Khuyết tật trong mạng tinh thể ceramic Khuyết tật điểm đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong ceramic. Hình 7.8. Sơ đồ nút trống và nguyên tử xen kẽ (a) và các khuyết tật Frenkel và Schotky (b) trong ceramic. Cũng giống nh! trong kim loại, trong ceramic tồn tại cả hai loại: nguyên tử xen kẽ và nút trống của cả cation lẫn anion. Ví dụ, đối với NaCl có thể có cả nguyên tử xen kẽ và nút trống của cả Na + lẫn Cl - . Tuy nhiên anion có kích th!ớc t!ơng đối lớn nên khi nằm ở vị trí xen giữa nút mạng sẽ gây ra xô lệch quá mạnh đối với các ion bao quanh, nên điều này ít xảy ra (tức không có khả năng xảy ra 289 289 anion xen kẽ). Trên hình 7.8 trình bày sơ đồ của nút trống anion và cation và nguyên tử xen kẽ. Do các nguyên tử trong ceramic tồn tại nh! các ion tích điện nên vẫn phải bảo đảm trung hòa về điện ngay khi khảo sát khuyết tật về tổ chức, do vậy các khuyết tật trong mạng tinh thể không xảy ra đơn lẻ. Một kiểu khuyết tật nh! thế bao gồm cặp nút trống cation - nguyên tử xen kẽ cation (hình 7.8b), xảy ra khi cation rời vị trí quy định và đi vào vị trí xen kẽ mà không có biến đổi gì về điện tích (khuyết tật này đ!ợc gọi là khuyết tật Frenkel). Một kiểu khuyết tật khác th!ờng thấy ở hợp chất MX là cặp nút trống cation - nút trống anion (hình 7.8b) xảy ra khi một cation và một anion cùng rời vị trí quy định bên trong tinh thể và cả hai đều định vị ở bề mặt ngoài (khuyết tật Schotky). Do phải trung hòa về điện bao giờ đi kèm với một nút trống anion cũng phải có một nút trống cation t!ơng ứng. Đáng chú ý là tỷ lệ cation / anion tức thành phần của hợp chất không ảnh h!ởng đến sự hình thành cả khuyết tật Frenkel lẫn khuyết tật Schotky. Nếu chỉ có những khuyết tật đó, không có khuyết tật kiểu khác thì vật liệu đ!ợc gọi là hợp thức (stoichiometric). Sự hợp thức chỉ xảy ra khi tỷ lệ cation / anion chính xác, đúng với công thức hóa học (ví dụ NaCl, hợp thức xảy ra khi tỷ lệ ion Na + / Cl - đúng bằng ). Ceramic không hợp thức là loại có sai lệch nào đó so với tỷ lệ chính xác. Sự không hợp thức có thể xảy ra với ceramic trong đó một trong các ion có thể có hai hóa trị. Ví dụ, trong vustit FeO, Fe có thể tồn tại ở dạng Fe 2+ và Fe 3+ mà số l!ợng của mỗi loại phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất bao quanh. Sự hình thành một cation Fe 3+ sẽ phá vỡ sự trung hòa điện vì sự tăng thêm một điện tích d!ơng sẽ đ!ợc bù lại bởi một khuyết tật nào đó (ví dụ bằng sự tạo nên một nút trống Fe 2+ để thế cho hai ion Fe 3+ tạo thành nh! biểu thị ở hình 7.9). Do vậy tinh thể không còn hợp thức nữa vì số l!ợng ion ôxy đ# nhiều hơn ion sắt là một mà tinh thể vẫn trung hòa điện. Hiện t!ợng này th!ờng gặp ở ôxyt sắt và công thức hóa học th!ờng đ!ợc viết bằng Fe -x O (trong đó x chỉ điều kiện của sự không hợp thức khi thiếu Fe). Hình 7.9. Sơ đồ biểu diễn một nút trống Fe 2+ trong FeO làm hình thành hai cation Fe 3+ . Hình 7.10. Sơ đồ biểu diễn nguyên tử tạp chất xen kẽ, thay thế anion, thay thế cation trong ceramic. g. Tạp chất Trong ceramic các nguyên tử tạp chất có thể hình thành dung dịch rắn thay 290 290 thế và xen kẽ nh! trong kim loại tuân theo các điều kiện về quan hệ kích th!ớc (hình 7.0). Ngoài ra sự thay thế cũng phải tuân theo quy tắc sự giống nhau nhiều nhất về ph!ơng diện điện: nếu nguyên tử tạp chất là cation trong ceramic, nó sẽ có nhiều khả năng thay thế cho cation chính. Ví dụ, đối với NaCl, tạp chất Ca 2+ và O 2- th!ờng t!ơng ứng thay thế cho Na + và Cl - . Khi các ion tạp chất có điện tích khác với ion chính khi thay thế, tinh thể phải bù lại sự khác nhau về điện để bảo đảm trung hòa điện trong chất rắn bằng cách tạo nên các khuyết tật mạng nh! đ# trình bày. Qua các khảo sát nh! đ# trình bày, có thể thấy là trong mạng tinh thể ceramic có chứa rất nhiều khuyết tật, đặc biệt là các nút trống, các rỗ nhỏ đ!ợc coi nh! các vết nứt tế vi luôn có sẵn ở bên trong cũng nh! trên bề mặt, điều này ảnh h!ởng xấu đến cơ tính của ceramic. 7 4. Trạng thái vô định hình Trạng thái vô định hình của ceramic có thể đ!ợc tạo thành bằng các con đ!ờng khác nhau. - Một số nguyên tố, hợp chất (S, SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 ) với cấu trúc mạng chặt chẽ, mức độ liên kết nội tại cao nên độ sệt (nhớt) cao ở trạng thái nóng chảy, gây trở ngại cho sự dịch chuyển, sắp xếp nguyên tử trật tự, tạo nên mầm cho kết tinh. Những chất này do bản chất nh! vậy nên hỗn hợp nóng chảy khi làm nguội bình th!ờng không có quá trình kết tinh, trạng thái nóng chảy sẽ chuyển thành chất lỏng quá nguội, đông cứng lại thành chất rắn thủy tinh. Các vật liệu này không có nhiệt độ nóng chảy (kết tinh) xác định nh! vật liệu tinh thể, nó chuyển trạng thái từ từ trong một khoảng nhiệt độ. - Với các hợp chất có độ sệt (nhớt) không cao lắm khi làm nguội nhanh cũng nhận đ!ợc trạng thái vô định hình. Hình 7.11. Sơ đồ cấu trúc theo không gian hai chiều của: a. tinh thể thạch anh (SiO 2 ), b. thủy tinh thạch anh (SiO 2 ), c. thủy tinh natri silicat (Na 2 O - SiO 2 ). 29 29 H#y lấy thủy tinh SiO 2 và các dẫn suất của nó làm ví dụ (hình 7.). Tinh thể thạch anh SiO 2 đ!ợc tạo thành từ mạng l!ới không gian ba chiều của các khối bốn mặt (đa diện phối trí) [SiO 4 ] 4 - (trên hình chỉ vẽ theo không gian hai chiều), các khối này liên kết với nhau qua đỉnh, sắp xếp một cách có quy luật, trật tự, có các yếu tố đối xứng cao (hình a). Ng!ợc lại khi ở trạng thái vô định hình các khối này sắp xếp không theo quy luật hình học nào: chúng bị xô lệch nh! ở thủy tinh thạch anh (hình b), hay các ion của chất cho thêm (Na + của NaO) phân bố vào các vị trí trống trong mạng vốn đ# bị xô lệch nh! ở thủy tinh silicat (Na 2 O - SiO 2 ) ở hình c, làm giảm mức độ liên kết của khung thủy tinh thậm chí gây đứt mạng. 7 5. Cơ tính Nh!ợc điểm quan trọng nhất làm hạn chế sử dụng rộng r#i của ceramic là cơ tính của nó kém vật liệu kim loại mà chủ yếu là do dễ dẫn đến phá hủy giòn một cách nguy hiểm với năng l!ợng hấp thụ rất thấp. a. Phá hủy giòn trong ceramic ở nhệt độ th!ờng, d!ới tác dụng của tải trọng kéo cả ceramic tinh thể lẫn vô định hình th!ờng bị phá hủy giòn mà không xảy ra bất kỳ biến dạng dẻo nào tr!ớc đó mà nguyên nhân chủ yếu do nứt (đặc biệt là nứt trên bề mặt), rỗng với số l!ợng lớn là đặc thù của ceramic không những từ cấu trúc tinh thể mà còn từ công nghệ chế tạo (sẽ nói sau). Nh! đ# biết từ bảng 2. ceramic có giá trị K IC rất nhỏ (< 5 MPa m ) so với vật liệu kim loại (30 ữ 00MPa m ). Sự phá hủy của ceramic xảy ra bằng cách phát triển từ từ của vết nứt khi ứng suất là tĩnh và giá trị vế phải của biểu thức 2.4 [K IC = Y a ] ch!a đạt đến K IC . Hiện t!ợng này đ!ợc gọi là mỏi tĩnh hay phá hủy chậm . Dạng phá hủy này đặc biệt nhạy cảm với điều kiện của môi tr!ờng, nhất là khi có hơi n!ớc trong khí quyển. Quá trình ăn mòn d!ới ứng suất xảy ra ở đỉnh vết nứt do có sự kết hợp giữa ứng suất kéo đặt vào và sự hòa tan vật liệu (do ăn mòn) làm cho nứt bị nhọn và dài ra cho đến khi có đủ kích th!ớc để phát triển nhanh. Trong tr!ờng hợp chịu ứng suất nén, không có tập trung ứng suất do có nứt, chính vì vậy ceramic có độ bền ở trạng thái nén cao hơn kéo và th!ờng đ!ợc dùng trong điều kiện tải trọng nén. Độ bền phá hủy của ceramic giòn đ!ợc cải thiện nhiều nếu trên bề mặt nó có ứng suất nén d! đ!ợc thực hiện bằng cách tôi. b. Biểu đồ ứng suất - biến dạng và môđun phá hủy Do khó chế tạo mẫu kéo và sự khác nhau quá nhiều giữa kéo và nén nên với ceramic ng!ời ta không tiến hành thử kéo mà thử uốn ngang. Nh! đ# biết khi thử uốn ở mặt trên mẫu chịu nén, mặt d!ới chịu kéo. Môđun phá hủy hay giới hạn bền uốn là ứng suất lớn nhất hay ứng suất khi phá hủy trong thử uốn, là chỉ tiêu cơ tính quan trọng đối với ceramic giòn. Giá trị của môđun phá hủy là luôn luôn lớn hơn giới hạn bền kéo. Phần đàn hồi trên biểu đồ ứng suất - biến dạng khi thử uốn ngang của ceramic cũng nh! khi thử kéo cho kim loại với quan hệ đ!ờng thẳng (bậc nhất, tỷ lệ) giữa ứng suất và biến dạng. Hình 7.2 trình bày biểu đồ này của hai ceramic điển hình là ôxyt nhôm (alumin) và thủy tinh. Môđun đàn hồi (độ dốc của đ!ờng thẳng) của ceramic lớn hơn kim loại ít nhiều. Bảng 7.3 liệt kê hai giá trị trên của các ceramic phổ biến nhất. 292 292 Bảng 7.3. Môđun phá hủy và môđun đàn hồi của các ceramic Vật liệu Môđun phá hủy, MPa Môđun đàn hồi, GPa Vật liệu Môđun phá hủy, MPa Môđun đàn hồi, GPa TiC 00 30 MgO 05 20 Al 2 O 3 200-345 370 MgAl 2 O 4 90 240 BeO 40-275 30 Silica nấu chảy 0 75 SiC 70 470 Thủy tinh 70 70 Hình 7.12. Biểu đồ ứng suất - biến dạng khi thử uốn ngang cho alumin và thủy tinh. c. Cơ chế biến dạng dẻo Mặc dầu ở nhiệt độ th!ờng ceramic bị phá hủy tr!ớc khi biến dạng dẻo, song trong một số điều kiện nó cũng có thể bị biến dạng dẻo. Tuy nhiên sự biến dạng dẻo cho ceramic tinh thể và vô định hình có những đặc điểm khác nhau. Ceramic tinh thể Giống nh! kim loại là vật liệu tinh thể, với ceramic tinh thể biến dạng dẻo cũng xảy ra bằng sự dịch chuyển của lệch. Một trong những nguyên nhân cho độ cứng và tính giòn cao của vật liệu này là do khó tr!ợt hay lệch khó chuyển động vì quá ít hệ tr!ợt. Sự khó tr!ợt còn do nguyên nhân về liên kết ion, ban đầu mỗi ion đều đ!ợc bao bọc bởi các ion khác dấu nên có lực hút, khi tr!ợt đi một khoảng cách nguyên tử, các ion cùng dấu lại đứng đối diện nhau nên lại nảy sinh lực đẩy. Sự biến đổi bản chất liên kết nh! thế không thể xảy ra nên không thể tr!ợt đ!ợc (điều này không có ảnh h!ởng gì đến kim loại vì các nút mạng đều là các ion cùng dấu - cation). Ceramic vô định hình Đối với ceramic vô định hình, biến dạng dẻo cũng không xảy ra do không có sắp xếp nguyên tử trật tự, vật liệu bị biến dạng bằng chảy nhớt giống nh! sự . đỉnh, giảm dần khi nối nhau qua cạnh và qua mặt. 288 288 Ví dụ nh! thấy rõ ở hình 7 .7: đơn vị cấu trúc cơ bản của vật liệu silicat là khối bốn mặt SiO 4 4 - hình thành nên bởi