CHƯƠNG I VẬT LIỆU CƠ KHÍ

VẬT LIỆU HỌC Phạm Thị Hồng Nga Bộ môn Công nghệ Kim loại hongngavlh@gmail.com http://www.sciencedirect.com/ http://link.springer.com/ hongngavlh@ gmail.com 2001 O30 Hồng Nga 60 UTE Next year China Mục tiêu • Phân loại vật liệu kỹ thuật thông dụng • Tính chất, thành phần, công dụng, ký hiệu theo tiêu chuẩn loại vật liệu kim loại, chất dẻo, vật liệu composite • Các phương pháp nhiệt luyện thông dụng • Tính chất học tiêu đánh giá tính thông dụng Quy định Đánh giá trình: 50% •Dự lớp: 5% •Bài tập: 15% •Tiểu luận: 20% •Báo cáo: 10% Thi cuối học kỳ: 50% •Trắc nghiệm (60 phút) •Hoặc Tự luận (90 phút) Bài tập Hãy giới thiệu số thành tựu bật cách mạng vật liệu đại Vai trò vật liệu khí trình công nghiệp hóa – đại hóa nước ta Từ giản đồ pha loại I, II, III, trình bày trình kết tinh hợp kim điển hình làm nguội đủ chậm từ trạng thái lỏng, nêu rõ: đồ thị trình kết tinh, pha hợp kim nhiệt độ thường, tính chất hợp kim trạng thái cân Chọn thép xác định quy trình nhiệt luyện để chế tạo chi tiết sau: Chọn gang graphite thích hợp để chế tạo chi tiết sau: Thành phần hỗn hợp chất dẻo quy trình chế tạo sản phẩm: chai đựng nước, bồn chứa nước, vỏ nhựa bút bi, thùng chứa chai nước ngọt,… Thành phần hỗn hợp chất dẻo quy trình chế tạo sản phẩm: bánh nhỏ số vòng quay đến 3000 v/ph, ống nhựa chịu nhiệt,… Tiểu luận Quá trình kết tinh hợp kim Fe – C, 0.4% C, 0.8% C, 1.2% C làm nguội đủ chậm từ trạng thái lỏng Nêu nhận xét tổ chức tế vi tính chất hợp kim Quá trình kết tinh hợp kim Fe – C cân giả ổn định, 3.0% C, 4.3%C, 5.0% C làm nguội đủ nhanh Nêu nhận xét tổ chức tế vi tính chất hợp kim Quá trình khuếch tán vật liệu kim loại, định luật khuếch tán (Fick Fick 2) Dựa định luật khuếch tán, xác định quan hệ thời gian thấm C, nhiệt độ thấm, chiều dày lớp thấm C cho chi tiết Quá trình hóa già hợp kim Al – Cu Khuôn tạo hình chất dẻo Hệ thống thủy lực máy phun ép Bài tập/ Tiểu luận • Nhóm ~ người • Gửi e-mail: hongngavlh@gmail.com Nhóm xx - Bài tập yy (hoặc Tiểu luận zz) Nội dung • Chương 1: Giới thiệu vật liệu khí • Chương 2: Lý thuyết chung vật liệu kim loại • Chương 3: Thép nhiệt luyện thép • Chương 4: Gang graphite thông dụng • Chương 5: Kim loại hợp kim màu • Chương 6: Chất dẻo • Chương 7: Vật liệu composite CHƯƠNG 1: Giới thiệu Mục tiêu: Cấu trúc kim loại III Mạng tinh thể kim loại Tính đa hình (tính thù hình) • Là tồn kiểu mạng tinh thể khác nhiệt độ áp suất thay đổi • Ký hiệu: α , β ,γ ,δ ,ε Sắt IV Cấu trúc kim loại Các sai lệch mạng tinh thể a Sai lệch điểm • Là sai lệch có kích thước nhỏ (chỉ vài ba thông số mạng) theo ba phương đo, có dạng bao quanh điểm • Gồm có: - Xô lệch mạng - Điểm trống - Nguyên tử xen kẽ - Nguyên tử lạ (tạp chất) IV Cấu trúc kim loại Các sai lệch mạng tinh thể b Sai lệch đường • Là sai lệch có kích thước nhỏ (cỡ kích thước nguyên tử) theo hai chiều lớn theo chiều thứ ba • Có thể dãy sai lệch song chủ yếu lệch • Có hai dạng: lệch biên lệch xoắn IV Cấu trúc kim loại Các sai lệch mạng tinh thể b Sai lệch đường b1 Lệch biên • Trong mạng tinh thể hoàn chỉnh có thêm bán mặt thừa ABCD, làm cho nguyên tử vùng biên bán mặt, tức xung quanh trục AD bị xô lệch, gây nên lệch biên • Lệch biên có tác dụng lớn đến trình trượt IV Cấu trúc kim loại Các sai lệch mạng tinh thể b Sai lệch đường b2 Lệch xoắn • Trong tinh thể hoàn chỉnh cắt bán mặt ABCD dịch chuyển phần tinh thể hai bên bán mặt ngược chiều thông số mạng tạo nên lệch xoắn • Lệch xoắn dùng để giải thích trình kết tinh lại kim loại kết tinh IV Cấu trúc kim loại Các sai lệch mạng tinh thể c Sai lệch mặt • Là sai lệch có kích thước lớn theo hai chiều đo nhỏ theo chiều thứ ba • Điển hình sai lệch mặt biên giới hạt siêu hạt, bề mặt tinh thể IV Cấu trúc kim loại Đơn tinh thể đa tinh thể a Đơn tinh thể • Trong khối tinh thể: – theo phương phương mạng không đổi hướng – thông số mạng a, b, c số • Có tính dị hướng α, β, γ • Không phải cấu trúc thực tế kim loại IV Cấu trúc kim loại Đơn tinh thể đa tinh thể b Đa tinh thể • Là cấu trúc thực tế kim loại • Đơn tinh thể: hạt Đa tinh thể: đa hạt - Phương mạng đơn tinh thể song song nhau, đơn tinh thể lệch góc α - Tính đẳng hướng - Vùng biên giới hạt nguyên tử xếp không trật tự, nhiệt độ nóng chảy thấp chứa nhiều tạp chất Các phương pháp nghiên cứu tổ chức tế vi Confocal microscopy image of the wear track on T60 and T30 coatings TEM THIẾT BỊ NHIỄU XẠ TIA X – D5000 - GHI GIẢN ĐỒ NHIỄU XẠ, PHÂN TÍCH PHA VÀ CẤU TRÚC TINH THỂ [...].. .I Phân lo i vật liệu II Kh i quát về kim lo i 1 Kim lo i 2 Liên kết kim lo i 3 Tính chất III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm 2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp a Lập phương thể tâm b Lập phương diện tâm c Lục giác xếp chặt d Chính phương thể tâm 3 Tính thù hình IV Cấu trúc của kim lo i 1 Các sai hỏng trong mạng tinh thể 2 Đơn tinh thể và đa tinh thể I Phân lo i vật liệu A Kim lo i và... n riêng tính theo tr ng l ng II Kh i quát về kim lo i 1 Kim lo i • Dựa trên tính chất Có màu sắc đặc trưng Dẻo, dễ biến dạng: uốn, gập, dát mỏng Dẫn i n và nhiệt tốt Có i n trở dương • Dựa trên cấu tạo ngtử II Kh i quát về kim lo i 2 Liên kết kim lo i • Các nguyên tử ràng buộc v i nhau b i liên kết kim lo i (lực hút tĩnh i n cân bằng về m i phía giữa Ion+ và các i n tử tự do bao quanh) II Kh i quát... Tất cả kim lo i và hợp kim Thuỷ tinh, chất dẻo, cao su… III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm Mạng tinh thể Tinh thể mu i ăn Là một mô hình không gian mô tả sự sắp xếp của các chất i m cấu tạo nên vật tinh thể III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm Mặt tinh thể - Là mặt phẳng i qua một số các chất i m trong mạng tinh thể - Các mặt tinh thể song song nhau thì có tính chất giống nhau... II Kh i quát về kim lo i 3 Tính chất (Tính kim lo i) • Ánh kim hay vẻ sáng • Dẫn nhiệt và dẫn i n cao • Tính dẻo cao III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm Vật tinh thể: •các chất i m của nó sắp xếp có quy luật •có nhiệt độ nóng chảy xác định Vật vô định hình: •các chất i m cấu tạo nên nó sắp xếp không có trật tự •không có nhiệt độ nóng chảy... , β , γ [o (Radian)] III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm i m trống - Hình dạng được tạo b i các đa diện cong - Coi kích thước i m trống là một quả cầu n i tiếp trong khoảng trống • Nút mạng: Vị trí cân bằng mà nguyên tử, ion dao động xung quanh Lập phương thể tâm n=2 nv Mv = = 68% V Lập phương diện tâm n=4 nv Mv = = 74% V III Mạng tinh thể của kim lo i 2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp... chất giống nhau • Phương tinh thể - Là đường thẳng i qua một số các chất i m trong mạng tinh thể - Phương tinh thể song song nhau thì có tính chất giống nhau III Mạng tinh thể của kim lo i 1 Các kh i niệm Kh i cơ bản (kh i cơ sở) - Là thành phần nhỏ nhất đặc trưng cho mạng tinh thể - Nếu sắp xếp các kh i cơ bản liên tục theo ba chiều không gian sẽ nhận được toàn bộ mạng tinh thể • Thông số mạng -... tử kim lo i * i m trống kh i 8 mặt - Nằm ở tâm các mặt bên và ở giữa các cạnh bên - dtr = 0.154d (d: đường kính ngtử kim lo i) III Mạng tinh thể của kim lo i 2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp b Mạng lập phương diện tâm • Ni, Al, Cu… • Số lượng nguyên tử trong một kh i: • Mật độ kh i: 1 1 n = 8+ 6 = 4 8 2 nv Mv = = 74% V • Có mật độ xếp chặt lớn nhất (nguyên tử) III Mạng tinh thể của kim lo i 2 Các... c/a g i là độ chính phương MÔ HÌNH • Lập phương đơn giản • Lập phương thể tâm • Lập phương diện tâm • Chính phương thể tâm • Lục giác xếp chặt • Lập phương đơn giản (kh i cơ bản) • Lập phương thể tâm (kh i cơ bản) • Lập phương diện tâm (kh i cơ bản) III Mạng tinh thể của kim lo i 3 Tính đa hình (tính thù hình) • Là sự tồn t i các kiểu mạng tinh thể khác nhau khi nhiệt độ và áp suất thay đ i • Ký hiệu:... tinh thể của kim lo i 2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp b Mạng lập phương diện tâm • i m trống: * Kh i 4 mặt - Nằm ở 1/4 đường chéo tính từ đỉnh - dtr = 0.225d ờng kính nguyên tử kim lo i * Kh i 8 mặt - Nằm ở trung tâm kh i và ở giữa các cạnh bên - dtr = 0.414d III Mạng tinh thể của kim lo i 2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp c Mạng lục giác xếp chặt • Zn, Cd, Mg, Ti… • Ô cơ sở có các nguyên tử nằm... nguyên tử trong một kh i: 1 n = 8 +1 = 2 8 (nguyên tử) • Mật độ kh i: tổng V của các ngtử trên một đơn vị thể tích nv Mv = = 68% V n: số nguyên tử thuộc một kh i v: thể tích nguyên tử V: thể tích kh i cơ sở III Mạng tinh thể của kim lo i 2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp a Mạng lập phương thể tâm * i m trống kh i 4 mặt - Nằm ở 1/4 đường thẳng n i i m giữa hai cạnh bên đ i diện trên cùng một mặt