khoa hoc vat lieu co khi-chuong 4-CHƯƠNG 4 CẤU TẠO HỢP KIM

CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Khái niệm hợp kim a Định nghĩa - Hợp kim hỗn hợp hai hay nhiều nguyên tố mang tính kim loại b Ưu điểm hợp kim - Hợp kim có độ bền cao, độ chịu ma sát, chịu mài mòn tốt kim loại nguyên chất - Hợp kim có tính cơng nghệ đa dạng thích hợp CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn a Định nghĩa - Khi hòa tan cấu tử hịa tan nhiều gọi dung mơi cịn cấu tử hịa tan gọi chất tan CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn a Định nghĩa - Dung dịch rắn pha đồng có cấu trúc mạng dung mơi (nguyên tố chủ yếu) với thành phần thay đổi phạm vi mà không làm đồng - Ký hiệu dung dịch rắn gồm hai cấu tử A, B A(B) A dung mơi B chất tan CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay - Dung dịch rắn thay loại dung dịch rắn mà nguyên tử nguyên tố hoà tan B thay vào vị trí nguyên tử nguyên tố dung môi A - Sự thay gây sai lệch mạng khơng có hai ngun tố có đường kính ngun tử hồn tồn giớ ́ ng - Các ngun tố kim loại có kích thước ngun tử sai khác khơng q 15% thay cho lớn khó thay làm cho mạng bị xơ lệch mạnh gây ổn định cho hệ CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay * Phân loại dung dịch rắn thay thế: Dựa vào khả hòa tan: - Dung dịch rắn thay hịa tan có hạn: Sự thay nguyên tử chất tan vào dung môi đa số có hạn nồng độ chất tan tăng làm mạng bị xơ lệch nồng độ bão hòa Nồng độ bão hòa gọi giới hạn hòa tan - Dung dịch rắn hòa tan thay vơ hạn: có số cặp kim loại chúng hịa tan vơ hạn vào tạo nên dây dung dịch rắn có nồng độ thay đổi cách liên tục từ 100%A+0%B đến 0%A+100%B CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay * Các nhân tố ảnh hưởng đến khả hoà tan thay vơ hạn hay có hạn: - Sự tương quan kiểu mạng: kiểu mạng hịa tan vơ hạn, khác kiểu mạng hịa tan có hạn - Sự tương quan kích thước nguyên tử: đường kính nguyên tử chất tan dung mơi chênh lệch (15%) khơng có khả thay CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay - Sự tương quan nồng độ điện tử: Trong thực tế nguyên tố hoá trị giống thay vơ hạn, cịn ngun tố khác hóa trị thay có hạn - Sự tương quan tính chất lý hố tính: tính chất vật lý hóa học hai nguyên tố gần giống dễ tạo thành dung dich rắn thay dễ có dạng hịa tan vơ hạn + Nếu hai ngun tố có tính âm điện khác biệt khó tạo thành dung dịch rắn CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay + Nếu nhiệt độ nóng chảy hai nguyên gần dễ tạo thành dung dịch rắn + Các nguyên tố nhóm hay nhóm cạnh thường có cấu tạo lớp võ điện tử hóa trị, tính âm điện đặc tính lý hóa giống dễ tạo thành dung dich rắn hịa tan vơ hạn CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay Dựa vào phân bố nguyên tử chất tan - Dung dịch rắn thay trật tự Hầu hết phân bố nguyên tử hịa tan mạng tinh thể dung mơi đặn có tính ngẫu nhiên gọi dung dịch rán khơng có trật tự - Dung dịch rắn thay có trật tự Trong thực tế có số dung dịch rắn thay số điều kiện định (về nhiệt độ, tốc độ nguội, nồng độ…) nguyên tử nguyên tố hòa tan thay nút mạng theo qui tắc định gọi dung dịch rắn có trật tự CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn b Dung dịch rắn thay - Ví dụ: + Hệ hợp kim Cu-Au làm nguội nhanh nguyên tử Cu, Au phân bố tùy ý hình a tạo nên dung dịch rắn khơng trật tự Cu Au Hình a 10 CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM - Ví dụ: + Sau ủ nhiệt độ xác định nguyên tử Cu, Au xếp lại theo qui luật tạo nên ddr có trật tự ~ Nếu tỷ lệ Cu-Au 3:1 nguyên tử Cu chiếm tất nút tâm mặt khối nguyên tử Au chiếm đỉnh hình b ~ Nếu vơi tỷ lệ 1:1 nguyên tử Cu chiếm nút tâm mặt bên nguyên tử Au chiếm đỉnh mặt đáy hình c Cu Cu Au Hình b Hình c Au 11 CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn c Dung dịch rắn xen kẽ - Dung dịch rắn xen kẽ dung dịch rắn mà nguyên tử nguyên tố hòa tan nằm điểm trống mạng tinh thể nguyên tố dung môi - Trong dung dịch rắn xen kẽ nguyên tử hịa tan phải có kích thước bé hẳn ngun tử dung mơi để lọt vào lỗ hổng mạng dung môi 12 CHƯƠNG 4: CẤU TẠO HỢP KIM Dung dịch rắn c Dung dịch rắn xen kẻ - Bằng thực nghiệm cho thấy hòa tan ddr xen kẽ xảy tỷ số đường kính chất tan đường kính dung mơi dB/dA