BÀI GIẢNG HỌC PHẦN VẬT LIỆU CƠ KHÍ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP VÀ XÂY DỰNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN VẬT LIỆU CƠ KHÍ (Lưu hành nội bộ) Người biên soạn: Hoàng Việt Nam Hoàng Minh Thuận Uông Bí, năm 2010 CHƯƠNG I CẤU TẠO TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU KIM LOẠI 1.1 Khái niệm đặc điểm kim loại 1.1.1 Định nghĩa kim loại Kim loại nguyên tố hoá học tạo nên với tính chất đặc trưng dẻo, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt có ánh kim Hiện có 85 nguyên tố kim loại (VD: Sắt Fe; Đồng Cu; Nhôm AL; Kẽm Zn; ) 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo nguyên tử kim loại * Chất kết tinh chất vô định hình: + Chất kết tinh (chất tinh thể): chất kết cấu rắn có dạng hình học xác định có đặc điểm: - Các nguyên tử xếp có hệ thống; - Khi nung lên nhiệt độ cao chuyển từ thể rắn sang thể lỏng + Chất vô định hình: chất có hình dạng không xác định thuỷ tinh, keo, sáp, nhựa thông, hắctín, thuỷ ngân, có đặc điểm sau: - Các nguyên tử xếp hệ thống; - Khi nung lên nhiệt độ cao chuyển từ thể rắn sang thể nhão sang thể lỏng; - Bề mặt gẫy nhẵn dạng hạt * Cấu tạo tinh thể kim loại: Z c a) a Y b X b) Hình 1.1 Ô sở thông số mạng mạng vật rắn tinh thể Tất kim loại trạng thái rắn đ ều chất có cấu tạo tinh thể Trong chất có cấu tạo tinh thể, nguyên tử, ion chiếm vị trí định không gian hay nói cách khác, chúng xếp theo trật tự, quy luật định tạo nên mạng tinh thể.Trong mạng tinh thể, nguyên tử dao động xung quanh nút mạng tinh thể dao động quanh vị trí cân Hình 1.1a biểu diễn phần mạng tinh thể (mạng tinh thể lập phương đơn giản) iôn kim loại biểu diễn vòng tròn nhỏ nằm nút hình lập phương gọi nút mạng Phần nhỏ đặc trưng cho loại mạng tinh thể gọi ô (hình 1.1b) xếp liên tiếp ô ta mạng tinh thể Khi nghiên cứu mạng tinh thể đó, ta cần nghiên cứu ô đủ Mạng tinh thể thường gặp kim loại có kiểu sau: - Mạng lập phương thể tâm: Trong ô kiểu mạng này, ion nằm nút (đỉnh) tâm hình lập phương; số nguyên tử có ô Hình 1.2 Mạng lập phương thể tâm - Mạng lập phương diện tâm: Trong ô bản, ion nằm nút (đỉnh) hình lập phương nằm trung tâm mặt hình lập phương; số nguyên tử ô Hình 1.3 Mạng lập phương diện tâm - Mạng lục giác xếp chặt: Cấu trúc lăng trụ lục giác Hai đáy hai tiết diện lục giác đều, đáy có nguyên tử đỉnh nguyên tử nằm tâm đáy; có nguyên tử nằm cách cách đáy; số nguyên tử ô Hình 1.4 Mạng lục giác xếp chặt 1.1.3 Liên kết kim loại Trong kim loại phần lớn nguyên tử nhường bớt điện tử để trở thành ion dương điện tử trở thành điện tử tự Các điện tử không bị chi phối nguyên tử Giữa ion dương với điện tử với tồn lực đẩy, ion điện tử sinh lưc hút Sự cân lực sở liên kết kim loại Đây dạng liên kết quan trọng kim loại, nhờ mối liên kết mà kim loại có tính dẻo cao Hình1.51.5 Liên kết kim loại 1.2 Cấu tạo mạng tinh thể kim loại nguyên chất 1.2.1 Các khái niệm mạng tinh thể Trong kim loại thực tế nguyên tử không hoàn toàn nằm vị trí cách trật tự nói mà luôn có số nguyên tử nằm sai vị trí gây nên sai lệch mạng Trong thực tế kim loại nguyên chất tuyệt đối Do kim loại có tạp chất Kích thước nguyên tử lạ khác nguyên tử kim loại nên gây sai lệch mạng tinh thể Sai lệch mạng tinh thể chiếm số lượng thấp (1-2% thể tích mạng) ảnh hưởng lớn đến tính kim loại 1.6 1.2.2 Các kiểu mạng tinh thể thường gặp kim loại Trong kim loại thông dụng thường gặp ba kiểu mạng tinh thể sau : a) Lập phương tâm khối (thể tâm A2): Các nguyên tử nằm đỉnh trung tâm khối lập phương Nếu coi nguyên tử hình cầu biểu diễn gần thật nguyên tử nằm đỉnh chéo khối lập phương tiếp xúc với qua nguyên tử trung tâm Các nguyên tử lại không tiếp xúc với Kiểu mạng có kim loại Fea, Cr, Mo,V Khoảng cách gần Kiểu mạng có thông số mạng a b) Lập phương tâm mặt (diện tâm A1) : Các nguyên tử nằm đỉnh tâm mặt bên khối lập phương Nếu coi n guyên tử hình cầu biểu diễn gần thật nguyên tử nằm đỉnh tâm mặt bên tiếp xúc với nhau.Các nguyên tử lại không tiếp xúc với Khoảng cách gần hai nguyên tử d= a2 a2 r = kiểu mạng có thông số mạng a Thường gặp kim loại Feg, Cu, Ni, Al, Pb c) Sáu phương xếp chặt (lục giác xếp chặt A3): Các nguyên tử nằm đỉnh tâm hai mặt đáy hình lăng trụ lục giác Ba nguyên tử nằ m trung tâm ba lăng trụ tam giác cách nhau.Mạng sáu phương xếp chặt có hai thông số mạng a c, tỷ số c/a gọi hệ số xếp chặt Hình 1.7 Mô hình cách xấp nguyên tử khối sở a) Lập phương tâm mặt b) Lập phương tâm khối c) Sáu phương xếp chặt Trong trường hợp lý tưởng 8c = a 633,1≈ Trong thực tế tỉ số c/a không 1,633 mà dao động trong khoảng 1,57 ÷ 1,64 coi xếp chặt Các kim loại có kiểu mạng là: Zn, Cd, Coa, Mg, Ti, Ru d) Chính phương tâm khối (thể tâm): Trong tổ chức thép sau (mactenxit) có kiểu mạng phương tâm khối Có thể coi kiểu mạng lập phương tâm khối kéo dài theo chiều Nó có hai thông số mạng a c, tỉ số c/a gọi độ phương.Trong thực tế xếp nguyên tử kim loại theo xu hướng dày đặc Do kim loại có kiểu mạng đơn giản phương tâm khối 1.8 1.2.3 Tính thù hình kim loại a) Khái niệm ví dụ: Khá nhiều kim loại có nhiều kiểu mạng tinh thể khác khoảng nhiệt độ áp suất khác nhau, tính chất gọi tính đa hìn h Nhiệt độ mà kim loại chuyển từ kiểu mạng sang kiểu mạng khác gọi nhiệt độ tới hạn chuyển biến đa hình Nhiệt độ phụ thuộc vào tốc độ nung nóng, tốc độ làm nguội trạng thái ban đầu kim loại Các dạng đa hình khác nguyên tố đượ c ký hiệu chữ Hy lạp cổ: α, β, γ Trong a ký hiệu cho dạng đa hình nhiệt độ thấp nhất, chữ lại ký hiệu nhiệt độ cao b) Sự thay đổi tính chất có chuyển biến đa hình: Khi có chuyển biến đa hình kim loại có thay đổi tinh chất chúng - Thể tích riêng thay đổi: Từ Feα sang Feβ thể tích có giảm khoảng 1% Từ Snβ sang Snα thể tích tăng lên 25% - Thay đổi tính: từ Sn β sang Snα độ bền không - Thay đổi lý tính: xếp nguyên tử có thay đổi nên nhiệt dung, điện trở biến đổi Sự thay đổi tính chất kim loại chuyển biến đa hình nghiên cứu kỹ lưỡng để tận dụng tính chất có lợi ngăn ngừa mặ t bất lợi Tính đa hình sắt sử dụng nhiều nhiệt luyện 1.2.4 Đơn tinh thể đa tinh thể a) Tính có hướng tinh thể: Mạng tinh thể tính có hướng (dị hướng) nghĩa theo hướng khác tính chất mạn g (cơ ,lý , hóa tính ) khác Tính có hướng cấu tạo mạng tinh thể, phương mặt khác có mật độ nguyên tử không giống Theo phương có mật độ nguyên tử lớn liên kết bền nên có độ bền lớn phương có mật độ nguyên tử bé Ví dụ: Tinh thể đồng theo phương khác có độ bền kéo thay đổi từ 140 đến 250MN/m2 Tinh thể ma giê (mạng sáu phương xếp chặt) có điện trở: theo trục a có ρ = 4,53.10-6Ωcm, theo trục c có ρ = 3,78.10-6Ωcm b) Đơn tinh thể đa tinh thể : Đơn tinh thể: Nếu vật tinh thể có mạng thống phương không thay đổi toàn thể tích gọi đơn tinh thể Để hình dung đơn tinh thể ta lấy khối sở tịnh tiến theo ba trục tọa độ với đoạn chu kỳ tuần hoàn mạng (thông số mạng) đơn tinh thể Trong thực tế số khoáng vật tồn đơn tinh thể tự nhiên Với kim loại để có tinh thể phải áp dụng công nghệ đặc biệt "nuôi" đơn tinh thể Ngày người ta chế tạo đơn tinh thể kim loại có kích thước nhỏ, dài khoảng 3,5cm Một số đơn tinh thể, đặc biệt khoáng vật, có bề mặt nhẵn, hình dáng xác định, mặt phẳng nguyên tử giới hạn (thường mặt có mật độ nguyên tử lớn nhất) Tính chất tiêu biểu đơn tinh thể tính có hướn g (dị hướng) theo hướng khác có mật độ nguyên tử khác Đơn tinh thể chủ yếu sử dụng công nghiệp bán dẫn vật liệu kỹ thuật điện Đa tinh thể: kim loại có cấu tạo gồm nhiều tinh thể Mỗi tinh thể gọi hạt Đa tinh thể có đặc điếm sau: - Do định hướng mạng tinh thể hạt ngẫu nhiên nên phương mạng giứa hạt lệch góc - Tại vùng biên giới hạt mạng tinh thể bị xô lệch - Đa tinh thể có tính đẳng hướng Do thực tế kim loại thường gặp có tính đồng theo phương Nếu đem kéo, cán kim loại với mức độ biến dạng lớn kim loại lại thể tính có hướng Ví dụ: dây thép kéo nguội với độ biến dạng lớn (làm dây cáp cần cẩu, cáp treo, dây phanh xe đạp ) độ bền theo phương dọc sợi lớn nhiều so với phương ngang sợi 1.3 Các sai lệch mạng tinh thể 1.3.1 Sai lệch điểm a) Các sai lệch điểm: Là sai lệch có kích thước bé theo ba chiều đo (vài thông số mạng), có dạng điểm hay bao quanh điểm Gồm loại sau đây: - Nút trống: nút mạng nguyên tử chiếm chỗ - Các nguyên tử nằm xen nút mạng - Các nguyên tử lạ nằm nút mạng hay xen nút mạng Do có sai lệch mạng nên nguyên tử nằm xung quanh sai lệch nằm không vị trí quy định Ví dụ: nút trống làm nguyên tử xung quanh có xu hướng xích lại gần nhau, nguyên tử xen nút mạng làm nguyên tử xung quanh có xu hướng bị dồn ép lại Số lượng nút trống nguyên tử xen n út mạng có xu hướng phụ thuộc vào nhiệt độ Nhiệt độ tăng số lượng chúng nhiều, nhiên không vượt 1-2% Kim loại bẩn khả nguyên tử lạ chui vào mạng tinh thể nhiều số lượng sai lệch điểm tăng 1.3.2 Sai lệch đường Là sai lệch có kích thước lớn theo chiều đo bé theo hai chiều đo lại Nó có dạng đường thẳng, đường cong, đường xoắn ốc Bao gồm loại sau : - Một dãy nút trống hay sai lệch điểm khác - Lệch: dạng sai lệch đường quan trọn g có tính ổn định cao 1.3.3 Sai lệch mặt sai lệch có kích thước lớn theo hai chiều đo bé theo chiều đo lại Nó có dạng mặt cong, mặt phẳng Gồm loại sau: biên giới hạt, mặt trượt, mặt song tinh, mặt tinh thể 1.4 Các phương pháp nghiên cứu kim loại hợp kim 1.4.1 Phương pháp mặt gẫy Đây phương pháp đơn giản Ta quan sát bề mặt kim loại nơi gãy vỡ phát vết nứt lớn, xác định độ hạt lẫn xỉ lớn Từ sơ k ết luận chất lượng kim loại 1.4.2 Phương pháp tổ chức thô đại Bẻ gãy mẫu kim loại mài phẳng giấy mài Trên bề mặt mặt phát được: bọt khí, rỗ nứt, lẫn xỉ Nếu cho ăn mòn nhẹ hóa chất thích hợp thấy tổ chức thớ, nhánh cây, hạt lớn, phân bố phôt pho, lưu huỳnh thép Thường dùng để phát tổ chức thớ vật cán rèn, phân bố vùng tinh thể thỏi đúc CHƯƠNG II HỢP KIM VÀ GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI 2.1 Khái niệm hợp kim 2.1.1 Định nghĩa hợp kim Hợp kim vật thể nhiều nguyên tố mang tính kim loại (dẫn điện, dẫn nhiệt cao, dẻo, dễ biến dạng, có ánh kim ) Nguyên tố chủ yếu hợp kim nguyên tố kim loại Hợp kim tạo nên nguyên tố kim loại với nhau, hay nguyên tố kim loại phi kim loại Ví dụ: - Thép bon hợp kim nguyên tố kim loại phi kim loại (Fe + C) - La tông hợp kim hai nguyên tố kim loại (Cu + Zn) Thành phần nguyên tố hợp kim biểu th ị theo phần trăm khối lượng nguyên tố Tổng thành phần hợp kim luôn 100% Đôi người ta dùng tỷ lệ phần trăm nguyên tư 2.1.2 Các đặc tính hợp kim Đặc tính sản phẩm hợp kim giống kim loại thông thường khác với đặc tính kim loại hợp thành, khác hẳn Hợp kim cho ta đặc tính vượt trội so với kim loại nguyên chất hợp thành Ví dụ, thép(hợp kim sắt) có độ bền vượt trội so với kim loại hợp thành sắt Đặc tính vật lý hợp kim không khác nhiều kim loại hợp kim hoá, mật độ, độ kháng cự, tính điện hệ số dẫn nhiệt, đặc tính khí hợp kim lại có khác cách rõ rệt, độ bền kéo, độ bền cắt, độ cứng, khả chống ăn mòn Không giống kim loại nguyên chấ t, nhiều hợp kim điểm nóng chảy định Thay vì, chúng có miền nóng chảy bao gồm trạng thái khối chất rắn hòa lẫn với khối chất lỏng Điểm nhiệt độ bắt đầu chảy gọi đường đông đặc hoàn thành việc hóa lỏng hoàn toàn gọi đường pha lỏng giản đồ trạng thái hợp kim 2.1.3 Các khái niệm hợp kim a) Cấu tử (còn gọi nguyên): nguyên tố (hay hợp chất hóa học bền vững) cấu tạo nên hợp kim Chúng thành phần độc lập b) Hệ (đôi gọi hệ thống): tập hợp vật thể riêng biệt hợp kim điều kiện xác định c) Pha: tổ phần đồng hệ (hợp kim) có cấu trúc tính chất cơ, lý, hóa xác định, pha có bề mặt phân cách Ví dụ: - Ta có hệ gồm nước đá nước Hệ có cấu tử hợp chất H2O có hai pha: rắn (nước đá), lỏng (nước) - Một chi tiết la tông pha: Hệ có hai cấu tử Cu Zn có pha α (dung dịch rắn hai cấu tử trên) d) Trạng thái cân (ổn định): Hệ trạng thái cân pha có lượng tự nhỏ điều kiện nhiệt độ, áp suất thành phần xác định Tức đặc tính hệ không biến đổi theo thời gian Thông thường hệ với pha trạng thái cân có độ bền, độ cứng thấp nhất, ứng suất bên trong, xô lệch mạng tinh thể thấp hình thành với tốc độ nguội chậm 10 * Phân loại theo lĩnh vực sử dụng: Chia loại chất dẻo, sợi, cao su, sơn keo c) Tính chất polyme: * Tính nóng chảy hòa tan: Do khối lượng phân tử lớn nên polyme biến sang trạng thái khí Khi nung nóng chúng chuyển thành chất lỏng có độ nhớt thấp (sền sệt) Nếu trọng lượng phân tử lớn độ phân cực mạnh chúng không hòa tan dung môi * Cơ tính polyme: Cơ tính polyme phụ thuộc vào cấu tạo, nhiệt độ trạng thái vật lý - Biến dạng tác dụng lực: mô đun đàn hồi, giới hạn bền kéo, tính dẻo độ dãn dài polyme xác định tương tự kim loại s b kéo khoảng 100MPa, độ giãn dài tương đối cực đại khoảng 1000% (kim loại tối đa 100%) Khi nhiệt độ tăng mô đun đàn hồi giảm, độ bền kéo giảm, độ dẻo tăng - Tăng tốc độ biến dạng làm tăng tính dẻo biến dạng dị hướng - Độ bền mỏi: bị phá hủy mỏi tác dụng tải trọng có chu ky, nhiên giới hạn mỏi nhỏ nhiều so với kim loại 10.1 - Độ dai va đập: phụ thuộc vào điều kiện tác dụng lực va đập, nhiệt độ kích thước mẫu Nhìn chung độ dai va đập polyme nhỏ - Độ bền xé: lượng cần thiết để xé rách mẫu có kích thước theo tiêu chuẩn, định khả làm việc bao bì, vỏ bọc dây điện * Các tính chất khác: - Tính chất lão hóa: tượng độ cứng tăng dần, dần tính đàn hồi dẻo dẫn tới polyme bị dòn, cứng nứt vỡ theo thời gian Thông dụng ô xy hóa polyme ô xy khí - Khối lượng riêng: không cao 0,9 ÷ 2,2G/cm2 tùy loại 96 - Độ bền riêng (Độ bền kéo/khối lượng riêng): số pôlyme lớn kim loại (Nylon 6,6 có độ bền riêng 71 km) - Tính chất nhiệt: Dẫn nhiệt thấp, thường làm chất cách nhiệt dạng bọt, mút - Tính chất điện: điện trở suất cao 1015-1018 W/cm, chất cách điện tuyệt vời - Tính chất quang: số polyme truyền ánh sáng Muốn chúng phải dạng vô định hình (poly cácbonat PC truyền sáng 80%, polyeste PET truyền sáng 90%) 10.2.2.Các loại polyme thông dụng công dụng: a) Chất dẻo: loại vật liệu có số lượng sản lượng cao * Khái niệm: Chất dẻo loại vật liệu biến dạng mà không bị phá hủy định hình với áp lực thấp * Các chất dẻo thông dụng: - Acrylonitrit - butadien - styren (ABS) tên thương mại: marbon, cycolac, lustran abson Công dụng: đệm lót tủ lạnh, đồ chơi, dụng cụ làm vườn - Acrylic (polymetymet-acrylat) PMA, tên thương mại lucite, plexigalass Công dụng: kính, cửa máy bay, dụng cụ đo đạc, thiết kế - Flocacbon PTFE hay TFE, tên thương mại teflon TFE, halon TFE Công dụng: van loại, đường ống, đệm chịu hóa chất, chất bọc chống ăn mòn, chi tiết điện tử làm việc nhiệt độ cao - Polyamit PA, tên thương mại: nylon, zytel, plaskon Công dụng: ổ trượt, bánh răng, bàn chải, tay cầm, vỏ bọc dây điện, dây cáp - Polycacbonat PC, tên thương mại merlon, lexan Công dụng: mặt nạ an toàn, chao đèn, kính, cho phim ảnh - Polystyren PS, tên thương mại styren, luxtrex, rexolite Công dụng: hộp ắc quy, bảng điện nhà, đồ chơi, tường nhà, dụng cụ gia đình - Vinyl PVC, tên thương mại PVC, pliovic, saran, tygon Công dụng: bọc dây điện băng ghi âm, thảm trải sàn nhà, đường ống - Phenolíc: tên thương mại epon, epirez, araldite Công dụng: bọc mô tơ điện, vỏ điện thoại, dụng cụ điện - Polyeste: tên thương mại selectron, laminac, paraplex Công dụng: số chi tiết trongô tô, ghế loại, vỏ thân quạt điện, thuyền composit, mặt nạ - Silicon: tên thương mại nhựa DC Công dụng: vật liệu cách điện nhiệt độ cao b) Elastome: Thông dụng loại cao su tổng hợp: cao su styren – butadien (SBR), nitrit-butadien (NBR), cao su silicon - Polyisopren: tên thương mại cao su tự nhiên (NR) Công dụng: săm, lốp, ống, đệm - Copolymestyren - butadien: tên thương mại GRB, buna S (SBR) Công dụng: săm, lốp, ống, đệm - Copolyme acrilontrit - butadien: tên thương mại buna A, nitril (NBR) 97 Công dụng: Ống mềm dùng dầu hỏa, hóa chất, dầu mỡ, đế gót giày - Clopren: tên thương mại neopren (CR) Công dụng: bọc dây cách điện, thiết bị hóa chất, băng chuyền, loại ống, đệm - Polysiloxan: tên thương mại silicon Công dụng: cách điện nhiệt độ cao, thấp Dùng y tế, chất trám đường ống công nghiệp thực phẩm 10.2.3 Thuỷ tinh: Trong phần ta nghiên cứu thủy tinh vô hay gọi thủy tinh silicat chế tạo chủ yếu SiO2 Thủy tinh silicat chia làm hai nhóm lớn: thủy tinh vô (dạng vô định hình) xitan (có cấu tạo tinh thể) 10.2.4.Thủy tinh vô cơ: Là dạng cấu tạo đặc biệt dung dịch đông đặc, khối nóng chảy phức tạp có độ nhớt cao ô xyt a xit ô xyt bazơ a) Cấu tạo thủy tinh: Trạng thái thủy tinh hóa dạng riêng trạng thái vô định hình vật chất Khi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn vô định hình trình nguội nhanh tăng độ nhớt tổ chức không trật tư, đặc trưng trạng thái lỏng giữ nguyên lại trạng thái rắn Do thủy tinh vô có cấu trúc bên không trật tự không đồng Bộ sườn thủy tinh hóa thủy tinh mạng lưới không gian quy luật, tạo hình trực thoi ô xyt silic [SiO4] Trong thành phần thủy tinh vô gồm có: ô xit silic, bo, phốt pho, giecmani, asen thủy tinh hóa tạo nên mạng lưới cấu trúc, ô xyt natri, ka li, can xi, magiê, ba ri làm thay đổi tính chất hóa lý Ngoài có ô xyt nhôm, sắt, chì, titan, beri làm cho thủy tinh có tính chất kỹ thuật cần thiết Tóm lại thủy tinh công nghiệp hệ thống nhiều nguyên phức tạp b) Phân loại thủy tinh: * Theo chất hóa học: - Thủy tinh alumosilicat (Al2O3.SiO2) - Thủy tinh bosilicat (B2O3.SiO2) - Thủy tinh alumobosilicat (Al2O3.B2O3.SiO2) - Thủy tinh alumophotphat (Al2O3.P2O5) * Theo lượng chứa chất biến tính: - Thủy tinh kiềm (chứa ô xyt K2O, Na2O) - Thủy tinh không kiềm - Thủy tinh thạch anh * Theo công dụn: - Thủy tinh kỹ thuật ( thủy tinh quang học, kỹ thuật điện, thí nghiệm ) - Thủy tinh xây dựng (thủy tinh làm cửa, tủ kính, gạch thủy tinh ) - Thủy tinh sinh hoạt (chậu, bát, đĩa, gương soi ) c) Tính chất thủy tinh: * Thủy tinh: Có tính chất vô hướng 98 * Cơ tính: Có độ bền nén cao (50÷100kG/mm2), giới hạn bền kéo thấp (3÷9kG/mm2), giới hạn bền uốn thấp (5÷15kG/mm2), mô đun đàn hồi cao (4500÷10000kG/mm2), độ dai va đập thấp (1,5÷2,5 kG.cm/cm2) * Tính chất quang học: Tính suốt, phản xạ, tán xạ, hấp thụ khúc xạ ánh sáng * Hệ số giãn nở nhiệ:t nhỏ , tính chịu nhiệt tương đối cao (xác định nhiệt độ mà làm nguội nhanh thủy tinh nước đến 0OC mà không bị nứt) 10.2.5.Xitan: a) Khái niệm xitan: Xitan vật liệu thể rắn đa tinh thể, tạo thành cách kết tinh định hướng thủy tinh Tên gọi xitan ghép hai từ silicium cristal có nghĩa thủy tinh tinh thể hay gốm thủy tinh Chế tạo xitan cách nấu chảy mẻ liệu thủy tinh có thành phần xác định pha thêm chất xúc tác để tạo mầm kết tinh Sau làm nguội đên trạng thái dẻo, tạo hình theo yêu cầu cho kết tinh Quá trình kết tinh gọi xitan hóa Thành phần mẻ liệu thủy tinh chế tạo xitancó loại ô xyt LiO 2, Al2O3, SiO2, MgO, CaO chất tạo mầm Au, Ag, Cu nằm lơ lửng thủy tinh lỏng dạng keo b) Tổ chức tính chất xitan: - Tổ chức xi tan có nhiều pha, gồm hạt hay số loại tinh thể khác nhau, pha tinh thể lớp thủy tinh (dạng vô định hình) Lượng pha tinh thể khoảng từ 30-95% - Tính chất: tính chất xitan định tổ chức thành phần pha Xitan có tính đẳng hướng, chịu mài tốt, khuyết tật bề mặt, rỗ xốp co c) Phân loại xitan: Xitan chia làm ba loại - Xitan quang học: chế tạo từ thủy tinh hệ Li có chất tạo mầm chất nhuộm dạng keo Khi chiếu tia cực tím hay tia rơnghen vào sảy trình hóa quang học Quá trình kết tinh xảy nung lại sản phẩm - Xitan nhiệt: chế tạo từ thủy tinh hệ MgO-Al2O3- SiO2, CaO-Al2O3SiO2 với chất tạo mầm TiO2, FeS Cấu trúc tinh thể xitan hình thành nhiệt luyện lại chi tiết (Nung cao nhiệt độ t0tt làm nguội nhanh dòng khí nén hay dầu) - Xitan xỉ: nhận t xỉ lò cao có thêm chất biến tính như: muối sunphat, bột sắt d) Công dụng: Xitan dùng làm ổ đỡ, chi tiết động đốt trong, vỏ dụng cụ điện tử, ống dẫn công nghiệp hóa, cánh máy nén khí, vòi phun động phản lực, dụng cụ đo 10.2.6 Nấu thủy tinh: a) Nguyên liệu để nấu thủy tinh: * Nguyên liệu chính: - Cát trắng hay cát thạch anh tốt để cung cấp SiO 99 - Na2CO3 Na2SO4 để cung cấp Na2O, thêm vào K2CO3 để tạo K 2O Hai ôxyt hạ thấp nhiệt độ chảy, tăng độ hòa tan v tốc độ khử bọt - Đá vôi, đôlômit (CaCO3.MgCO3), BaCO3, BaSO4 để tạo CaO, MgO, BaO giúp cho khử bọt dễ dàng có tác dụng hóa học tốt * Nguyên liệu phụ - Chất tạo màu: nhóm có tác dụng tạo màu cho thủy tinh theo ý muốn, gồm nhiều chất tùy theo yêu cầu màu sắc Ví dụ: MnO2 tạo màu tím, Cr2O3 cho màu lục vàng, FeO cho màu xanh - Chất khử màu: số tạp chất làm cho thủy tinh có số màu xanh lam, vàng nhạt Lúc phải dùng chất khử màu: ô xyt aseníc, ô xyt ăngtimoan, ôxyt xêri, ô xyt cô ban, sêlen, ô xyt niken - Chất ô xy hóa chất khử: dùng n ấu thủy tinh màu Chất ô xy hóa: perôxit mangan, chất khử: mạt cưa, than đá, tacrat kali a xit (KHC 4H4O6) - Chất gây đục: dùng cần tạo thủy tinh đục ta cho thêm vào hợp chất ăngtimoan, thiếc, phốt -Chất khử bọt: điôxit xê ri, triôxyt asenic b) Quá trình nấu thủy tinh: Gồm năm giai đoạn sau: - Giai đoạn tạo silicat (Na 2SiO3) - Giai đoạn tạo thủy tinh - Giai đoạn khử bọt - Giai đoạn đồng hóa - Giai đoạn làm nguội 10.2.7 Các loại thủy tinh: a) Thủy tinh dân dụng: * Thủy tinh bao bì: Yêu cầu thủy tinh bao bì là: độ bền hóa học cao, không phản ứng với chất chứa bên độ bền học cao, chịu va chạm, chịu áp suất thay đổi đột ngột nhiệt độ Thủy tinh bao bì phân làm hai loại : - Loại miệng hẹp (đường kính < 30 mm): loại chai bia, rượu, nước ngọt, thuốc - Loại miệng rộng (đường kính > 30 mmm): lọ, bình, chậu * Thủy tinh bát đĩa, pha lê: Yêu cầu thủy tinh bát đĩa, pha lê: - Phải chế tạo từ thủy tinh suốt không màu - Không có khuyết tật: sợi, bọt bóng khí - Bề mặt phải bóng, mép cạnh không sắc nhọn Công dụng: cốc uốn nước, ly rượu,lọ hoa, chùm đèn, bát đĩ a b) Thủy tinh chịu nhiệt tác dụng hóa học: Nói chung loại thủy tinh có khả chịu tác dụng hóa học chịu nhiệt định, loại thủy tinh dùng làm dụng cụ chịu nhiệt độ cao nhiều làm việc môi trường chịu tác dụ ng hóa học mạnh Hiện sử dụng phổ biến loại thủy tinh sở bốn cấu tử: SiO 2-Al2O3CaO-MgO có pha thêm hợp chất flo để dễ nấu chảy ô xyt kim loại Gồm có loại: 100 * Thủy tinh làm dụng cụ thí nghiệm: Loại thủy tinh thuộc hệ hiều cấu tử phức tạp, thành phần gồm: B2O, Al2O3, ZnO, BaO pha thêm TiO2, ZrO2 Nó có khả chịu tác dụng hóa học tốt chịu nhiệt cao Công dụng: Ống nghiệm, cốc đốt, lọ đựng hóa chất, pipet, bu rét * Thủy tinh làm ống đựng thuốc (ăm pun): Đây loại thủy tinh trung tính để không tác dụng hóa học phá hủy thuốc Trong thành phần không chứa o xyt kim loại nặng PbO, ZnO, Sb2O3, As2O3 * Thủy tinh làm nhiệt kế: Là loại thủy tinh khó nấu chảy tính kiềm hay kiềm Trong thành phần có chứa ôyt nhôm ô xyt kim loại kiềm thổ cao * Thủy tinh thạch anh: Được nấu từ đá thạch anh tự nhiên hay cát thạch anh tinh khiết Được chia làm hai loại: thạch anh không suốt nấu từ thạch anh (có nhiều bọt khí nhỏ) thạch anh suốt nấu từ thạch anh thiên nhiên Công dụng: làm tháp cô đặc công nghiệp hóa học, làm vỏ lò nung, ống bảo vệ nhiệt kế, vật cách điện, đèn chiếu tia tử ngoại c) Thủy tinh quang học: * Yêu cầu thủy tinh quang học - Hằng số quang học phù hợp với yêu cầu - Không có tính lưỡng chiết hay giới hạn cho phép - Tính chất quang học phải đồng - Không có bọt, không bị tán xạ, khúc xạ - Trong suốt, không màu - Chịu hóa học chịu nhiệt tốt * Công dụng: làm dụng cụ quang học kính lúp, kính hiển vi, thiên văn d) Thủy tinh điện chân không: * Yêu cầu: - Cách điện tốt, không thẩm thấu khí - Có thể cho qua ánh sáng vùng nhìn thấy quang phổ hồng ngoại - Khi đốt nóng dễ tạo hình hàn kín - Tính chịu nhiệt hóa học cao - Tính giãn nở tương ứng kim loại thường dùng kỹ thuật điện chân không như: W, Mo, Pt, hợp kim Fe, Ni Co * Công dụng: Làm bóng đèn, cổ đèn, bugi, vỏ ống phát điện tử, buồng hình TV (kinescốp) * Các loại thủy tinh điện chân không: - Thủy tinh nhóm platin: có hệ số giãn nở tương tự platin, làm chân đèn, cổ kinescôp, bóng đèn, dụng cụ điện quang - Thủy tinh nhóm môlipđen: hệ số giãn nở tương tự Mo, dùng làm ống rơnghen, ống cách dây dẫn, cách điện dụng cụ bán dẫn, cửa sổ nhân quang điện 101 - Thủy tinh nhóm vonphram: có nhiệt độ nóng chảy cao góc tổn thất điện môi nhỏ, dùng làm bóng đèn tròn, cổ tụ chân không, vỏ đèn thu khuếch đại, đèn phát e) Sợi thủy tinh: Từ thủy tinh thạch anh, thủy tinh có hàm lượng SiO cao tiến hành kéo sợi có đường kính từ ÷ 30mm với chiều dài theo yêu cầu Sợi thủy tinh dùng làm vật liệu cách điện, cách nhiệt, làm cốt vật liệu composit, cáp quang f) Thủy tinh xây dựng: Được sử dung rộng rãi công trình xâu dựng, gồm thủy tinh gạch thủy tinh không màu có màu sắc theo yêu cầu Chúng dùng làm cửa, lát, tường (phần lấy ánh sáng), nơi trang trí g) Thủy tinh đặc biệt: * Thủy tinh phòng vệ (phòng ngự): Là loại thủy tinh dùng làm chắn, cửa sổ máy có phát tia X, γ, β, α Ưu điểm thủy tinh phòng vệ ngăn tia xạ có hại, khối lượng nhỏ cho phép ta quan sát hoạt động thiết bị đo Yêu cầu thủy tinh phòng vệ: - Có độ suốt cao, không màu, không bọt, vân - Có hàm lượng chì cao - Chịu tác dụng tia γ Hầu hết loại thủy tinh thường bị tác dụng tia γ bị nhuộm màu, kết tinh khả tuyền ánh sáng Các hệ thủy tinh phòng vệ : - PbO - CdO - SiO2 hút trung tử tia γ - CdO - BaO - B2O3 hút trung tử - PbO - Nb2O3 - P2O5 hút trung tử tốt - PbO - Bi2O3 - SiO2 hút tia X, tia γ mạnh -PbO - B2O3 - Ta2O5 hút tia γ * Thủy tinh cảm quang: Là loại thủy tinh chiếu tia xạ vào màu sắc không thay đổi, tiếp sau đem đốt nóng để xử lý nhiệt với thời gian khác màu sắc lên đậm nhạt khác Chất cảm quang thường dùng: Cu, Au, Ag, Ba Công dụng: dùng in ấn, công nghiệp điện tử, vật li ệu ảnh, trang trí, mỹ phẩm 10.3 Vật liệu Compozit (Vậtliệu kết hợp) 10.3.1 Khái niệm phân loại : a) Khái niệm: Vật liệu compo zit loại vật liệu gồm hai hay nhiều loại vật liệu khác kết hợp lại, ưu điểm loại kết hợp vớ i tạo nên chất lượng hoàn toàn mà đứng riêng lẻ không loại vật liệu thành phần đáp ứng b) Đặc điểm phân loại: - Đặc điểm: 102 + Là vật liệu nhiều pha: pha rắn khác chất, không hòa tan lẫn phân cách với ranh giới pha Phổ biến loại compozit hai pha: pha liên tục toàn khối gọi nền, pha phân bố gián đoạn, bao bọc gọi cốt + Trong vật liệu composit tỷ lệ, hình dáng, kích thước, phân bố cốt tuân theo quy luật thiết kế + Tính chất pha thành phần kết hợp lại để tạo nên tính chất chung composit Ta lựa chọn tính chất tốt để phát huy thêm - Phân loại: * Phân loại theo chất nền: + Composit chất dẻo (composit polymerit) + Composit kim loại (composit metallit) + Composit gốm (Composit céramic) + Composit hỗn hợp hai hay nhiều pha * Phân loại theo hình học cốt đặc điểm cấ u trúc: Compozit Cốt hạt Hạt thô Cốt sợi Hạt mịn Liên tục Compozit cấu trúc Gián đoạn Lớp Tấm lớp Tổ ong c) Tính chất vật liệu composit: * Cơ tính riêng: Ta khảo sát chịu kéo dọc, tâm 103 Quan hệ lực P biến dạng D l biểu diễn sau: Quan hệ giưa lực P biến dạng ∆l biểu diễn sau: P= EF l∆ l Trong đó: - E môđun đàn hồi vật liệu (môđun Young) - F tiết diện ngang - l chiều dài - ∆l độ dãn dài tuyệt đối Độ cứng kéo (nén) EF/l đặc trưng cho tính chất học miền đàn hồi Ta xét hai loại vật liệu khác nhau, ký hiệu 2, tỷ lệ độ cứng là: lFEK = 2× (11.1) K E F l1 11 Tỷ lệ khối lượng hai biểu diễn sau: m2 = ρlFm ⋅ (11.2) ρlF 222 Từ biểu thức 11.1 biểu thức 11.2 ta suy ra: K = K lE ⋅ ρ⋅  21  lm 122 2  lmlE ρ 11   (11.3) Trong kết cấu với chi tiết có kích thước cho trước, ta so sánh độ cứng kết cấu l 1=l2 nên từ (11.3) ta có: K = ⋅ mlEK ρ 222 mlE ρ 1111 (11.4) Trong lĩnh vực công nghiệp: hàng không, vũ trụ, thể thao, xây dựng… ta cần so sánh tính học kết cấu có khối lượng: m 1=m2 ta có: K = ρlEK 22 ρlE 111 (11.5) Từ (11.5) ta thấy vật liệu coi tốt có giá trị E/ ρ cao hơn, có nghĩa có độ cứng cao Đại lượng E/ ρ gọi mô đun riêng vật liệu (hay môđun Young riêng) Tương tự gọi σb ứng suất phá huỷ vật liệu đại lượng σb/γ gọi ứng suất riêng (hay độ bền riêng) * Cơ tính riêng vật liệu: Ta sử dụng trực tiếp sợi cốt đường kính chúng nhỏ (10 ÷ 20 µm) cần phải trộn sợi với nhựa polyme (nền) để vật liệu composit cốt sợi Nền có chức liên kết, bảo vệ truyền lực cho sợi Vấn đề quan trọng phải tìm vật liệu vừa có mô đun cao, khối lượng riêng nhỏ giá thành hợp lý 10.3.2.Nền: Nền có vai trò sau đây: - Liên kết toàn phần tử cốt thành khối composit thống 104 - Tạo khả để tiến hành phương pháp gia côngvật liệu composit thành chi tiết thiết kế - Che phủ, bảo vệ cốt tránh hư hỏng tác dụng môi trường Vật liệu nền: polyme, kim loại, gốm hỗn hợp 10.3.3.Các loại vật liệu composit thông dụng: a) Composit hạt: Cấu tạo gồm phần tử cốt dạng hạt đẳng trục phân bố Các phần tử cốt pha cứng bền nền: ô xyt, nitrit, bit - Composit hạt thô polyme: hạt cốt thạch anh, thủy tinh, stêalit, ô xyt nhôm Được sử dụng phổ biến đời sống: cửa, tường ngăn, trần nhà - Composit hạt thô kim loại: hạt cốt phần tử cứng: WC, TiC, TaC Co dùng làm dụng cụ cắt gọt, khuôn kéo, khuôn dập Ngoài có hợp kim giả: W-Cu, W-Ag, Mo-Cu, Mo-Ag sử dụng kỹ thuật điện - Composit hạt thô gốm: điển hình bê tông Cốt tập hợp hạt rắn: đá, sỏi liên kết xi măng Bê tông at phan (nền xi măng atphan) dùng rải đường, làm cầu, cống Bê tông với xi măng pooc lăng sử dụng rộng rãi xây dựng nhà cửa, công trình - Composit hạt mịn: phần tử cốt có kích tước nhỏ < 0,1 m m, cứng ổn định nhiệt cao, phân bố kim loại hay hợp kim, sử dụng lĩnh vực nhiệt độ cao Hình 10.2 – Sơ đồ phân bố cốt sợi a) Một chiều song song b) Ngẫu nhiên, rối mặt c) Dệt hai chiều vuông góc mặt d) Đan, quấn chiều vuông góc b) Composit sợi: Đây loại vật liệu kết cấu quan trọng nhất, nghiên cứu sử dụng phổ biến Cấu tạo gồm cốt dạng sợi phân bố theo quy luật thiết kế Gồm loại sau đây: - Composit sợi thủy tinh: loại vật liệu thông dụng nhất, cốt sợi thủy tinh, polieste, dùng bakêlit Công dụng:mui xe hơi, cửa, thùng xe lạnh, sitec, mũi máy bay, vỏ bảo vệ buồng lái tàu vũ trụ - Composit sợi bon: Cốt sợi bon, hay sợi bon thủy tinh Nền êpôxiphê non, polieste hay bon Công dụng: thân máy bay quân sự, phần lái 105 cánh tàu bay, thùng xe hơi, công nghiệp tàu thủy, vật liệu cách nhiệt động cơ, đĩa ma sát - Composit sợi hữu cơ: Cốt sợi polime, polime Công dụng: vật liệu cách nhiệt, cách điện, kết cấu ô tô, máy bay 10.4 Vật liệu Ceramic 10.4.1.Khái niệm: vật liệu vô chế tạo cách dùng nguyên liệu dạng hạt (bột) ép thành hình thiêu kết để tạo thành sản phẩm (luyện kim bột) Sau thiêu kết vật liệu céramic có lý hóa tính cân thiết 10.4.2.Đặc điểm: Trong vật liệu céramic tồn ba pha: - Pha tinh thể (pha hạt) dạng hợpü chất hóa học hay dung dịch rắn, pha chủ yếu định tính chất vật liệu Pha tinh thể thường dùng là: ôxýt, nitrit, borit, cácbit hay kim loại nguyên chất - Pha thủy tinh (vô định hình) chất liên kết hạt lại với nhau, chiếm tỷ lệ từ 1÷40% thể tích - Pha khí: chế tạo luyện kim bột nên sản phẩm có lỗ xốp định, chứa khí tạo thành pha khí Pha ảnh hưởng lớn đến số tính chất vật liệu (độ bền kéo, uốn) Pha khí thường gặp lỗ xốp hở Nếu lỗ xốp kín làm giảm mạnh độ bền 10.4.3.Các loại vật liệu céramic thông dụng: a) Céramic xốp làm lọc: Thông dụng loại céramic xốp với hạt hình cầu, có độ xốp 30 ÷ 40% có khả lọc tạp chất cỡ hạt đến 10 µm Nếu dùng loại hạt hình cầu độ xốp đạt 60 ÷ 70% lọc tạp chất cỡ ÷ µm Công dụng : - Các lọc sở brông: lọc nhiên liệu lỏng, dầu, không khí, nước - Các lọc thép không rỉ: lọc khí lò cao, không khí, a xit, kiềm - Các lọc titan: lọc a xit acétit, nước cường toan, khí cháy - Các lọc tantan: lọc a xit sunphuríc, nitrit, clohydrit b) Céramic xốp công dụng đặc biệt: Là céramic sở bột thép không rỉ Cr12Ni9 hợp kim sở Ni, Co, W, Mo dùng để chống đóng băng đuôi cánh máy bay Do làm tăng thêm công suất động từ 0,5 ÷ 1,5% c) Céramic xốp chống ma sát: Các ổ trượt chế tạo từ céramic xốp rẻ tiền loại babit Đặc điểm cé ramic xốp chống ma sát có lỗ xốp (20 ÷ 35% thể tích) chứa dầu bôi trơn, ổn định suốt trình làm việc Với áp lực không lớn tốc độ vòng nhỏ, dầu chứa lỗ xốp đủ đảm bảo cho máy làm việc lâu dài mà không cần cho thêm dầu mỡ Công dụng: sử dụng chủ yếu công nghiệp dệt thực phẩm Gồm có loại sau: - Hợp kim sở sắt (bạc sắt xốp): chủ yếu dùng bột sắt, trộn thêm 0,3 ÷ 3% graphit cho thêm: bột can xi (2,5 ÷ 10%) hay lưu huỳnh 106 (0,8÷1%), 4% ZnS hay 3,5% CuS Sau thiêu kết xong đem ngâm dầu nóng với thời gian từ 40÷90 tùy theo yêu cầu độ ngấm dầu - Hợp kim sở đồng (đồng dầu) : thường dùng hợp kim Cu -Sn, Cu-SnPb-Zn Phổ biến loại hợp kim Cu -Sn: dùng 90% bột đồng trộn với 10% bột thiếc, cho thêm ÷ 3% graphit để giảm ma sát - Vật liệu xốp kim loại -chất dẻo: Bằng cách tẩm chất dẻo: flo, teflon, fluoran lên bề mặt ổ trượt latông, thép không rỉ Công dụng: làm ổ trượt không cần bôi trơn môi trường không khí, nước, xăng dầu, số loại a xit d)Vật liệu céramic đặc: Loại vật liệu có mật độ cao độ bền cao gần xấp xỉ vật liệu rèn, đúc Ưu điểm bật sản xuất hàng loạt chi tiết phức tạp, có dung sai nhỏ không cần gia công tiếp sau Công dụng: chế tạo bánh răng, cam, bánh cóc, vòng bi, mâm bơm cánh quạt, đai ốc đặc biệt Gồm loại sau: - Vật liệu sở sắt: Dùng bột sắt túy hay hợp kim sắt bon, pha thêm nguyên tố Cu, Ni, Cr, P Thông dụng hợp kim Fe -Cu, Fe-Ni bon - Vật liệu sở kim loại màu: Céramic sở kim loạimàu thông dụng sở Cu-Al Trong lĩnh vực đặc biệt sử dụng sở Ti, Zr, Be, U - Vật liệu sở bột đồng: dùng bột đồng hay la tông, brông có pha thêm stêarat Li, stêarat Zn Công dụng: làm chổi điện, tiếp điểm, màng lọc, chi tiết chịu ma sát chống mài mòn - Vật liệu sở bột chì: loại có khối lượng riêng lớn, chống ăn mòn cao, cách âm tương đối tốt Công dụng: làm chi tiết cách âm máy bay, bánh đà máy in nhỏ 10.5 Vật liệu thông minh + Vật liệu thay đổi độ cứng co dãn: Các nhà khoa học lấy bột thạch cao mịn, bột đá vôi than mịn, trộn vào dầu ô liu nước cho vào máy lắc, lắc lắc thật lâu, khiến cho dầu nước hai thứ vốn không chịu hòa hợp với phải xen kẽ vào nhau, hòa quyện vào để trở thành thể dung dịch nhớt - dẻo mà lỏng Người ta cho dung dịch qua điện trường mạnh để biến thành thể rắn Tùy theo cường độ điện trường mạnh hay yếu mà dung dịch biến thành thể rắn nhanh hay chậm Hiện tượng diễn theo chiều ngược lại Hiện tượng vật lý nói gọi “điện lưu biến” Người ta nghĩ đến việc dùng điện lưu biến để chế tạo phanh ôtô Nếu dùng phanh thắng điện lưu biến người lái xe cần bấm nút điện để tạo từ trường cho dung dịch, xe phanh lại sau vài phần ngàn giây Vật liệu điện lưu biến thay đổi độ cứng, co, dãn giống động vật điện trường thay đổi Tính chất mở triển vọng lớn cho ngành hàng k hông vũ trụ tương lai + Vật liệu biết trước cố công trình xây dựng : Trong trình xây dựng nhà cao tầng, cầu cống, thân đập thủy điện người ta gắn vào kết cấu 107 chúng sợi cáp quang nhạy cảm với áp lực học để theo dõi diễn biến thường xuyên công trình Nếu có biểu sụt, lún, nghiêng cáp quang báo trước cho người sử dụng biết để phòng tránh có biện pháp gia cố kịp thời Trường hợp người ta quen gọi “dò tì m” để gắn vào mạng cung cấp nhiệt, trạm mạng điện, hệ thống đường ống dẫn dầu khí, hệ thống tự động dây chuyền sản xuất Thông tin “bộ dò tìm” kết nối với máy tính, có chức phân tích thông tin tự động chọn giải pháp xử lý trước thay đổi môi trường nơi + Vật liệu dẫn đường: Người ta bôi chất đổi màu lên khung đường viền đường Chất biến thành màu đỏ thời tiết xấu để cảnh báo cho lái xe biết khúc đường tình trạng trơn, dễ trư ợt, dễ lật đổ xe Khi không nguy trơn trượt nữa, chất lại trở màu xám tro cũ + Vải không bám bụi: Nhà khoa học Wihenlm Harthlott nhờ khám phá chế tẩy rửa bụi không dính nước sen chế tạo loại vải thông minh không bám bụi, không bị ướt Ông hy vọng ngày đó, nhờ chế mà loài người xây dựng nhà không bám bụi, mặt kính không bị bụi ngăn cản ánh sáng + Vải điều hòa nhiệt độ: Tự sưởi nóng cho người mặc băng giá, tự làm mát nóng bức, thay đổi kích cỡ nhiệt độ thay đổi (ví loại vải có pha trộn niken, titan ni-lông, nóng bức, cánh tay áo loại vải tự co lại lên đến khuỷu tay, nhiệt độ tụt xuống vài độ, tay áo lại trải dài ra) 108 PHỤ LỤC CHƯƠNG I CẤU TẠO TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU KIM LOẠI 1.1 Khái niệm đặc điểm kim loại 1.2 Cấu tạo mạng tinh thể kim loại nguyên chất 1.3 Các sai lệch mạng tinh thể 1.4 Các phương pháp nghiên cứu kim loại hợp kim CHƯƠNG II HỢP KIM VÀ GIẢN ĐỒ TRẠNG THÁI 10 2.1 Khái niệm hợp kim 10 2.2 Các pha tính chất pha hợp kim 11 2.3 Giản đồ trạng thái hệ hợp kim hai nguyên 13 2.4 Giản đồ trạng thái sắt – bon 14 CHƯƠNG III CÁC CHUYỂN BIẾN PHA KHI NHIỆT LUYỆN 20 3.1 Khái niệm nhiệt luyện 20 3.2 Các chuyển biến nung nóng thép 21 3.3 Chuyển biến xảy làm nguội chậm 23 3.4 Chuyển biến xảy làm nguội nhanh – chuyển biến Mactenxit 28 3.5 Chuyển biến nung nóng thép – chuyển biến ram 30 CHƯƠNG CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN THÉP 33 4.1 Ủ thường hoá 33 4.2 Tôi thép 35 4.3 Ram thép 41 4.4 Tôi bề mặt thép 42 4.4 Tôi bề mặt thép 46 CHƯƠNG V KHÁI NIỆM CHUNG VỀ GANG 49 5.1 Khái niệm chung 49 5.2 Gang trắng 49 5.3 Gang xám 49 5.4 Gang cầu 51 5.5 Gang dẻo 52 5.6 Gang hợp kim 54 5.7 Nhiệt luyện gang 54 CHƯƠNG VI KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THÉP 55 6.1 Khái niệm thép cacbon 55 6.2 Khái niệm thép hợp kim 59 CHƯƠNG VII THÉP KẾT CẤU 64 7.1 Khái niệm chung thép kết cấu 64 7.2 Thép thấm cacbon 66 7.3 Thép hoá tốt 68 7.4 Thép đàn hồi 70 CHƯƠNG VIII THÉP HỢP KIM DỤNG CỤ VÀ THÉP HỢP KIM CÓ TÍNH CHẤT ĐẶC BIỆT 71 8.1 Thép hợp kim làm dao cắt 71 8.2 Thép làm khuôn dập 76 109 8.3 Thép không gỉ 78 8.4 Thép hợp kim làm việc nhiệt độ cao (Thép bền nóng) 80 8.5 Thép chống mài mòn 81 CHƯƠNG IX KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MẦU THÔNG DỤNG 81 9.1 Nhôm hợp kim nhôm 81 9.2 Đồng hợp kim đồng 86 9.3 Hợp kim ổ trượt 88 CHƯƠNG X 91 CÁC VẬT LIỆU KHÁC DÙNG TRONG CHẾ TẠO MÁY 91 10.1 Vật liệu thiêu kết 91 10.2 Vật liệu chất dẻo (POLYME) 95 10.3 Vật liệu Compozit (Vậtliệu kết hợp) 102 10.4 Vật liệu Ceramic 106 10.5 Vật liệu thông minh 107 110 ... Khỏi nim v hp kim 2.1.1 nh ngha hp kim Hp kim l vt th ca nhiu nguyờn t v mang tớnh kim loi (dn in, dn nhit cao, do, d bin dng, cú ỏnh kim ) Nguyờn t ch yu hp kim l nguyờn t kim loi Hp kim cú th... phn hp kim luụn luụn bng 100% ụi ngi ta cũn dựng t l phn trm nguyờn t 2.1.2 Cỏc c tớnh ca hp kim c tớnh sn phm hp kim ging kim loi thụng thng khỏc vi c tớnh ca kim loi hp thnh, ụi cũn khỏc hn Hp. .. vt tri so vi kim loi nguyờn cht hp thnh Vớ d, thộp (hp kim ca st) cú bn vt tri so vi kim loi hp thnh ca nú l st c tớnh vt lý ca hp kim khụng khỏc nhiu kim loi c hp kim hoỏ, nh mt , khỏng c, tớnh