Vật liệu kỷ thuật

giáo trình vật liệu kỷ thuật

MÅÍ ÂÁƯU Trong lëch sỉí phạt triãøn ca x häüi loi ngỉåìi chụng ta â sỉí dủng ráút nhiãưu loải váût liãûu khạc nhau, våïi nàng sỉí dủng ca chụng cng ngy cng cao hån Âáưu tiãn l thåìi k âäư âạ, sau âọ tiãún âãún thåìi âải âäư âäưng, âäư sàõt.v v Cho âãún ngy l mäüt loảt cạc loải váût liãûu måïi : composit, ceramit, pälyme v.v Cạc loải váût liãûu ny (âàûc biãût l kim loải & håüp kim, cng våïi cạc loải váût liãûu måïi) â gọp pháưn thục âáøy sỉû phạt triãøn ca x häü loi ngỉåìi mäüt cạch nhanh chọng Ngy cạc lénh vỉûc cäng nghiãûp, qúc phng, âåìi säúng âi hi váût liãûu sỉí dủng cáưn phi cọ ráút nhiãưu cháút khạc Vê dủ : thỗ cỏửn coù tờnh dỏựn õióỷn rỏứt cao õóứ duỡng ngnh âiãûn lỉûc, lục lải u cáưu cọ âäü cỉïng låïn âãø lm cạc loải dủng củ càõt gt kim loải, lải cáưn cọ âäü bãưn låïn âãø lm cạc cáúu kiãûn xáy dỉûng, hồûc phi cọ cao âãø cạn, dáûp, kẹo ngüi, hay cáưn âäü bãưn cao nhỉng khäúi lỉåüng riãng nh âãø dng cäng nghiãûp hng khäng Táút c cạc u cáưu ny âãưu cọ thãø âỉåüc âạp ỉïng båíi váût liãûu kim loải cng cạc loải váût liãûu måïi Män váût liãûu hck s trang bë cho sinh viãn nhỉỵng kiãún thỉïc cå bn ca cạc loải váût liãûu chênh : tinh thãø, cạc håüp kim, bạn dáùn v ion, cäüng họa trë cng kiãún thỉïc vãư xỉí l nhiãût ca chụng Mủc âêch ca män hc ny giụp cho sinh viãn hiãøu r cạc loải váût liãûu khạc dỉûa trãn mäúi quan hãû giỉỵa cáúu trục (liãn kãút họa hc, kiãøu mảng tinh thãø) v cå l tênh, thỉûc hnh âỉåüc cạc thê nghiãûm cå bn âãø xạc âënh cå ca váût liãûu v biãút lỉûa chn váût liãûu ph håüp nháút âạp ỉïng nhu cáưu sỉí dủng sau ny Khi nghiãn cỉïu mäüt váût liãûu báút k chụng ta âãưu dỉûa vo bäún cỉûc cå bn sau âáy : Kãút cáúu ca cáúu trục, cạc cháút, sỉû täøng håüp cạc phỉång phạp gia cäng v hiãûu qu sỉí dủng ca Mäüt sn pháøm cọ thãø gäưm hng chủc loải váût liãûu khạc tảo nãn Vê dủ ä tä RENAULT CLIO 1,2 RN ca Phạp gäưm mỉåìi mäüt loải váût liãûu sau âáy taỷo nón : 1- Theùp tỏỳm 40,9% 2-Theùp hỗnh 10,9% 2-Gang 11,3% 4-Håüp kim nhäm 4,2% 5-Cạc kim loải mu khạc 3,9% 6-Cháút 10,2% 7-Cháút ân häưi 3,4% 8-Váût liãûu hỉỵu cå khạc 3,4% 9-Thy tinh 4,2% 10-Sån 1,7% 11-Cháút lng 5,9% u cáưu ca ngỉåìi k sỉ cạc ngnh cå âiãûn tỉí ngoi kh hiãøu biãút vãư chun män sáu ca ngnh hc, cn phi nàõm âỉåüc nhỉỵng cháút cå bn ca cạc loải váût liãûu âãø tỉì âọ cọ thãø sỉí dủng mäüt cạch håüp l nháút nhàịm náng cao tøi th ca mạy moùc, cọng trỗnh, haỷ giaù thaỡnh saớn phỏứm Mọn hc ny kãú thỉìa kiãún thỉïc ca khạ nhiãưu cạc lénh vỉûc khạc : tinh thãø hc, cå lỉåüng tỉí, l thuút lãûch, váût l tia rån ghen, àn mn v bo vãû kim loải âọ khäúi lỉåüng kióỳn thổùc khaù lồùn vaỡ coù nhióửu mỷt Vỗ vỏỷy âi hi ngỉåìi hc phi nàõm vỉỵng cạc kiãún thỉïc cå bn vãư váût liãûu v thỉûc hnh nghiãm tục cạc thê nghiãûm Khi nghiãn cỉïu män hc ny phi nàõm chàõc mäúi quan hãû giỉỵa thnh pháưn họa hc, cáúu trục v cháút ca váût liãûu Báút k sỉû thay âäøi no ca thnh pháưn họa hc v cáúu trục s dáùn tåïi sỉû biãún âäøi ca cháút váût liãûu PHÁƯN : CÅ SÅÍ VÁÛT LIÃÛU HC CHỈÅNG : CÁÚU TRỤC TINH THÃØ CA VÁÛT LIÃÛU 1.1.CÁÚU TẢO NGUN TỈÍ V CẠC LOẢI LIÃN KT IỉN HầNH TRONG CHT RếN : 1.1.1.Mọ hỗnh cỏỳu tảo ngun tỉí : Ngun tỉí l mäüt hãû thäúng bao gäưm hảt nhán mang âiãûn dỉång v cạc âiãûn tỉí mang âiãûn ám chuøn âäüng xung quanh Hảt nhán ngun tỉí cáúu tảo båíi cạc präton v nåtron Präton mang âiãûn dỉång cọ âiãûn têch bàịng âiãûn têch ca õióỷn tổớ, nồtron khọng mang õióỷn Trong traỷng thaùi bỗnh thổồỡng nguyón tổớ trung hoỡa õióỷn vỗ sọỳ lổồỹng prọton bàịng säú lỉåüng âiãûn tỉí Säú ny âỉåüc âàûc trỉng bàịng säú thỉï tỉû (Z) bng tưn hon Menâãlãẹp Khäúi lỉåüng ngun tỉí bàịng khäúi lỉåüng hảt nhán ca noù vỗ khọỳi lổồỹng cuớa prọton vaỡ nồtron lồùn hồn ráút nhiãưu so våïi khäúi lỉåüng âiãûn tỉí Våïi cng khäúi lỉåüng âiãûn tỉí v präton, hảt nhán cọ thãø chỉïa säú lỉåüng nåtron khạc v tảo nãn cạc âäưng vë ca cng mäüt ngun täú họa hc Xạc suỏỳt tỗm thỏỳy õióỷn tổớ trón mọỹt quyợ õaỷo naùo âọ xung quanh hảt nhán âỉåüc xạc âënh bàịng bäún tham säú gi l säú lỉåüng tỉí Cọ nghéa l trảng thại nàng lỉåüng ca mäùi âiãûn tỉí ngun tỉí âỉåüc xạc âënh båíi bäún säú lỉåüng tỉí Cạc säú lỉåüng tỉí gäưm cọ : a-Säú lỉåüng tỉí chênh n : cọ cạc giạ trë bàịng 1, 2, 3, xạc âënh nàng lỉåüng cho phẹp ca âiãûn tỉí Cạc âiãûn tỉí cọ cng säú lỉåüng tỉí chênh n håüp thnh mäüt låïp âiãûn tỉí Cạc låïp âiãûn tỉí láưn lỉåüt l : K, L, M, N tæång æïng våïi n = 1, 2, 3, b-Säú lỉåüng tỉí phỉång vë l : xạc âënh cạc giạ trë cho phẹp ca mämen xung lỉåüng qu âảo, cọ trë säú bàịng 0, 1, 2, (n - 1) Cạc âiãûn tỉí våïi l khạc ca cng låïp tảo thnh nhỉỵng phán låïp tỉång ỉïng, k hiãûu láưn lỉåüt l s, p, d, f ỉïng våïi l = 0, 1, 2, c-Säú lỉåüng tỉí tỉì ml : xạc âënh kh nàng âënh hỉåïng cho phẹp ca vẹc tå mämen xung lỉåüng qu âảo âäúi våïi chiãưu ca tỉì trỉåìng bãn ngoi, cọ trë säú bàòng 0, ±1, ±2, ±3 ± l d-Säú lỉåüng tỉí spin ms : xạc âënh kh nàng âënh hỉåïng ngỉåüc chiãưu ca vẹc tå mämen xung lỉåüng spin ca âiãûn tỉí, ms = ±1/ Ngoi sỉû phán bäú âiãûn tỉí theo cạc mỉïc khạc nhucon phi tn theo ngun l loải trỉì Pauly : mäùi trảng thại våïi ba säú lỉåüng tỉí n, l, ml xạc âënh chè cọ thãø chỉïa hai âiãûn tỉí våïi spin ngỉåüc chiãưu Dỉûa vo ngun l ny ta cọ thãø dỉû âoạn säú âiãûn tỉí cho phẹp trãn cạc báûc nàng lỉåüng Vê dủ : ngun tỉí âäưng Cu cọ säú thỉï tỉû Z = 29, phán bäú âiãûn tỉí sau : 1s2 2s22p6 3s23p63d10 4s2 (Cn goỹi laỡ cỏỳu hỗnh õióỷn tổớ) K L M N Trong mäüt säú âiãưu kiãûn xạc âënh, âiãûn tỉí cọ thãø chuøn tỉì trảng thại ny sang trảng thại khạc, âọ s phạt hay háúp thủ nàng lỉåüng dỉåïi dảng ∆E dỉåïi dảng cạc lỉåüng tỉí ạnh sạng cọ táưn säú ν : ∆E = El -El+1 = hν våïi h = 6,627.10-27ec.s (hàịng säú Planck) 1.1.2.Cạc loải liãn kãút ngun tỉí thỉåìng gàûp : Trong cháút ràõn thỉåìng gàûp bäún loải liãn kãút sau âáy : liãn kãút âäưng họa tri, liãn kãút ion, liãn kãút kim loải, liãn kãút häùn håüp v liãn kãút Vanderval 1-Liãn kãút âäng họa trë : Liãn kãút ny tảo hai hồûc nhiãưu ngun tỉí gọp chung mäüt säú âiãûn tỉí ãø cọ â tạm âiãûn tỉí åí låïp ngoi cng (âiãûn tỉí họa trë) Vê dủ liãn kãút âäưng họa trë giỉỵa hai ngun tỉí clo phán tỉí Cl2 Hai ngun tỉí ny cọ säú âiãûn tỉí låïp ngoi cng l Do váûy chụng phi gọp chung hai âiãûn tỉí låïp ngoi cng âãø â tạm âiãûn tỉí Âàûc âiãøm ca liãn kãút âäưng họa trë : 1-Liãn kãút cọ âënh hỉåïng, nghéa l xạc sút täưn tải cạc âiãûn tỉí liãn kãút låïn nháút theo phỉång näúi tám cạc nguyn tỉí 2-Cỉåìng âäü liãn kãút phủ thüc ráút mảnh vo âàûc liãn kãút giỉỵa cạc âiãûn tỉí họa trë våïi haỷt nhỏn Vờ duỷ caùc bon ồớ daỷng õa hỗnh kim cỉång cọ liãn kãút âäưng họa trë ráút mảnh vỗ bọỳn õióỷn tổớ hoùa trở (trong sọỳ saùu õióỷn tỉí) liãn kãút háưu trỉûc tiãúp våïi hảt nhán Do váûy nhiãût âäü nọng chy ca cao hån 3550oC Trong âọ thiãúc (Sn) cọ liãn kãút âäưng hoùa trở rỏỳt yóỳu vỗ bọỳn õióỷn tổớ hoùa trở (trong säú 50 âiãûn tỉí) nàịm xa hảt nhán nãn lỉûc liãn kãút úu âäúi våïi hảt nhán âọ nhiãût âäü nọng chy tháúp 270oC 3-Liãn kãút âäưng họa trë cọ thãø xy giỉỵa cạc ngun tỉí cng loải (ca mäüt ngun täú họa hc cạc nhọm tỉì IVA âãún VIIA), gi l liãn kãút âäưng họa trë âäưng cỉûc Vê dủ phán tỉí Cl2 hay cạc tinh thãø kim cỉång, si lêc, gẹcmani Liãn kãút âäưng họa trë giỉỵa cạc ngun tỉí khạc loải (cạc nguyãn täú hoïa hoüc nhoïm IIIA våïi nhoïm VIA) goüi l liãn kãút âäưng họa trë dë cỉûc 2-Liãn kãút ion : Âáy l loải liãn kãút mảnh, cạc ngun tỉí cho båït âiãûn tỉí låïp ngoi cng v rtråí thn ion dỉång hay nháûn thãm âiãûn tỉí âãø bo låïp ngoi cng v tråí thnh ion ám Vê duû : liãn kãút LiF, Li cho båït mäüt âiãûn tỉí låïp ngoi cng tråí thnh Li+, cn F nháûn thãm mäüt âiãûn tỉí v tråí thnh F- Liãn kãút ion thỉåìng tảo nãn giỉỵa cạc ngun täú cọ nhiãưu âiãûn tỉí họa trë (nhọm VIB, VIIB) våïi cạc nhọm ngun täú cọ êt âiãûn tỉí họa trë (nhọm IB, IIB) Cạc ä xyt kim loải Al2O3, MgO, CaO, Fe3O4 cọ liãn kãút ch úu l liãn kãút ion Liãn kãút ion cng bãưn vỉỵng (cng mảnh) cạc ngun tỉí chỉïa cng êt âiãûn tỉí, nghéa l cạc âiãûn tỉí cho v nháûn nàịm gáưn hảt nhán Liãn kãút ion l loải liãn kãút khäng âënh hỉåïng Vê dủ : hydrä tảo våïi F, Cl, Br, I cạc håüp cháút HF, HCl, HBr, HI cọ nàng lỉåüng liãn kãút láưn lỉåüt l 5,81; 4,44; 3,75 v 3,06 eV/mol 3-Liãn kãút kim loải : Cạc ion dỉång kim loải tảo thnh mảng xạc âënh, âàût khäng gian âiãûn tỉí tỉû chung Nàng lỉåüng liãn kãút l täøng håüp lỉûc âáøy v hụt ténh âiãûn giỉỵa cạc ion dỉång v máy âiãûn tỉí tỉû Liãn kãút kim loải thỉåìng âỉåüc tảo nãn tỉì nhỉỵng ngun tỉí cọ êt âiãûn tỉí họa trë Vê dủ : cạc ngun tỉí åí nhọm IA bng tưn hon Menâãlãep våïi mäüt âiãûn tỉí họa trë cọ kim loải õióứn hỗnh Caỡng õi vóử bón phaới cuớa baớng tuỏửn hon cháút âäưng họa trë liãn kãút cng cao Cạc cháút ràõn cọ liãn kãút kim loải cáúu trục tinh thãø ca cọ âäúi xỉïng cao + + - + + + + + + - + - + + - - + + + - + + Hỗnh 1.1- Lión kóỳt kim loaỷi 4-Liãn kãút häùn håüp : Liãn kãút âäưng họa trë thưn tụy chè cọ âỉåüc trỉåìng håüp kiãn kãút âäưng cỉûc (giỉỵa cạc ngun tỉí ca cng mäüt ngun täú họa hc) Trong trỉåìng håüp liãn kãút dë cỉûc (giỉỵa cạc ngun tỉí ca cạc ngun täú khạc nhau) âiãûn tỉí họa trë tham gia liãn kãút chëu hai nh hỉåíng trại ngỉåüc : -Bë hụt båíi hảt nhán ca -Bë hụt båíi hảt nhán ca ngun tỉí thỉï hai âãø tảo âiãûn tỉí chung Kh nàng ca hảt nhán hụt âiãûn tỉí họa trë âỉåüc gi l ám âiãûn ca ngun tỉí Sỉû khạc vãư ám âiãûn giỉỵa cạc ngun tỉí liãn kãút âäưng họa trë lm âạm máy âiãûn tỉí "chung" bë biãún dảng v tảo thnh ngáùu cỉûc âiãûn, âọ l tiãưn täú ca liãn kãút ion Tênh ion ca liãn kãút s cng låïn nãúu sỉû khạc vãư ám âiãûn ca cạc ngun tỉí cng låïn Vê dủ : Na cọ ám âiãûn bàịng 0,9 cn Cl cọ ám âiãûn bàịng 3,0 Do váûy liãn kãút NaCl gäưm khong 58% liãn kãút ion v 48% liãn kãút âäưng họa trë Táút c nhỉỵng liãn kãút dë cỉûc âãưu mang cháút häùn håüp giỉỵa liãn kãút ion v âäưng họa trë 5-Liãn kãút úu (liãn kãút Val der Val) : Liãn kãút âäưng họa trë cho phẹp gii thêch sỉû tảo thnh cạc phán tỉí nỉåïc (H2O) hay poltylen (C2H4)n nhỉng khäng thãø gii thêch sỉû tảo thnh mäüt säú váût ràõn tỉì nhỉỵng phán tỉí trung nỉåïc âạ, polyme Trong nhiãưu phán tỉí cọ liãn kãút âäưng họa trë, sỉû khạc vãư ám âiãûn ca cạc nguøn tỉí, trng tám âiãûn têch dỉång v âiãûn têch ám khäng trng s tảo thnh ngáùu cỉûc âiãûn v phán tỉí bë phán cỉûc Liãn kãút Val der Val l liãn kãút hiãûn tỉåüng hụt giỉỵa cạc ngun tỉí hồûc phán tỉí bë phán cỉûc åí trảng thại ràõn Âáy l loải liãn kãút úu, ráút dãù bë phạ hy ba âäüng nhiãût Do váûy cạc cháút ràõn trãn cå såí liãn kãút Val der Val cọ nhiãût âäü nọng chy tháúp 1.2.CÁÚU TẢO MẢNG TINH THÃØ L TỈÅÍNG : 1.2.1.Cạc khại niãûm cå bn : 1-Màût tinh thãø : kim loải cạc ngun tỉí sàõp xãúp cọ tráût tỉû , tỉïc l chụng âãưu nàịm trãn nhỉỵng màût phàóng song song v cạch âãưu gi l màût tinh thãø Táûp håüp vä säú cạc màût váûy tảo nãn mảng tinh thãø 2-Khäúi cå såí (cn gi l ä cå bn) :l pháưn nh nháút âàûc trỉng cho mäüt loải mảng tinh thãø Cọ thãø xem mảng tinh thãø l vä säú cạc khäúi cå såí xãúp liãn tiãúp tảo nãn 3-Thäng säú mảng (cn gi l hàịng säú mảng) : l khong cạch giỉỵa hai ngun tỉí trãn mäüt cảnh ca khäúi cå såí Thäng säú mảng l kêch thỉåïc cå bn ca mảng tinh thãø, tỉì âọ cọ thãø suy cạc khong cạch báút k mảng Âån vë âo thäng säú mảng l kx (nano meït) hay àngsträng , våïi 1kx = 1,00202Ao = 1,00202.10-8 cm Theo thäng säú mảng ta cọ thãø âỉåüc âỉåìng kênh ngun tỉí kim loải Thäng säú mảng thỉåìng k hiãûu l a 1.2.2.Cạc kiãøu mảng tinh thãø thỉåìng gàûp : Trong cạc kim loải thäng dủng thỉåìng gàûp ba kiãøu mảng tinh thãø sau âáy : 1-Láûp phæång tám khäúi A2 (thãø tám) : Cạc ngun tỉí nàịm åí cạc âènh v åí trung tám ca khäúi láûp phỉång Nãúu coi cạc ngun tổớ laỡ hỗnh cỏửu vaỡ bióứu dióựn gỏửn nhổ thỏỷt thỗ caùc nguyón tổớ nũm ồớ caùc õốnh cheùo thỗ tióỳp xuùc vồùi qua nguyón tổớ ồớ trung tám Cạc ngun tỉí cn lải khäng tiãúp xục våïi Kiãøu mảng ny cọ cạc kim loải Feα Cr, a a vaì r = Kiãøu mảng Mo, V Khong cạch gáưn nháút giỉỵa hai ngun tỉí l d = ny cọ mäüt thäng säú mảng l a Kiãøu mảng ny cọ säú sàõp xãúp l K8, nghéa l báút k ngun tỉí no cng cọ tạm ngun tỉí cạch âãưu mäüt khong gáưn nháút 2- Láûp phỉång tám màût A1 (diãûn tám) : Cạc ngun tỉí nàịm åí cạc âènh v tám ca cạc màût bãn Nãúu coi cạc ngun tổớ laỡ hỗnh cỏửu vaỡ bióứu dióựn gỏửn nhổ thỏỷt thỗ nguyón tổớ nũm ồớ õốnh vaỡ tỏm cuớa caùc mỷt bón thỗ tióỳp xuùc vồùi Caùc nguyón tổớ cn lải khäng tiãúp xục a a våïi Khong cạch gáưn nháút giỉỵa hai ngun tỉí l d = v r = Kiãøu mảng ny chè cọ mäüt thäng säú mảng l a Thỉåìng gàûp cạc kim loải Feγ, Cu, Ni, Al, Pb Säú sàõp xãúp ca mảng A1 l K12 3-Sạu phỉång xãúp chàût A3 (lủc giạc xãúp chàût) : Cạc ngun tỉí nàịm åí cạc âènh v åí tám hai mỷt õaùy cuớa hỗnh lng truỷ luỷc giaùc õóửu Ba ngun tỉí nàịm åí trung tám ba làng trủ tam giạc cạch Sạu phỉång xãúp chàût cọ hai thäng säúù mảng l a v c , tè säú c/a goüi laì hãû c säú xãúp chàût Trong trỉåìng håüp l tỉåíng = ≈ 1,633 Trong thỉûc tãú tè säú c/a khäng a âụng l 1,633 m dao õọỹng trong khoaớng 1,57 ữ 1,64 vaỡ cuợng âỉåüc coi l xãúp chàût Cạc kim loải cọ kiãøu mảng ny l : Zn, Cd, Coα, Mg, Ti, Ru 4-Chênh phæång tám khäúi (thãø tám) : Trong täø chỉïc ca thẹp sau täi (mactexit) cn cọ kiãøu mảng chênh phỉång tám khäúi Cọ thãø coi kiãøu mảng ny l láûp phỉång tám khäúi âỉåüc kẹo di theo mäüt chiãưu Nọ cọ hai thäng säú mảng l a v c , tè säú c/a gi l âäü chênh phỉång Trong thỉûc tãú sỉû sàõp xãúp ca cạc ngun tỉí kim loải theo xu hỉåïng dy âàûc nháút Do âọ khäng cọ kim loải no cọ kiãøu mảng âån gin chênh phỉång tám khọỳi caớ Hỗnh 1.2- Mọ hỗnh vaỡ caùc sàõp xãúp ngun tỉí khäúi cå såí a) Láûp phæång tám màût b) Lápû phæång tám khäúi c) Sau phỉång xãúp chàût 1.3.CÁÚU TẢO MẢNG TINH THÃØ THỈÛC TÃÚ : 1.3.1.Phán loải cạc sai lãûch mảng tinh thãø : Caùc cỏỳu truùc trỗnh baỡy ồớ trón goỹi laỡ cỏỳu truùc cuớa tinh thóứ lyù tổồớng vỗ xem xẹt â b qua dao âäüng nhiãût v cạc sai hng tráût tỉû sàõp xãúp ca cạc ngun tỉí (ion, phán tỉí) Cạc sai hng âọ gi l sai lãûch mảng tinh thãø hay khuút táût mảng Hnh vi ca tinh thãø dỉåïi tạc dủng ca lỉûc (biãún cỉïng, biãún dảng do), âäü dáùn âiãûn, cạch âiãûn v bạn dáùn s bë nh hỉåíng ráút låïn sai lãûch mảng tinh thãø Dỉûa vo kêch thỉåïc theo ba chiãưu sai lãûch mảng âỉåüc phán lm ba loải : sai lãûch âiãøm, sai lãûch âỉåìng, sai lãûch màût v khäúi 1.Sai lãûch âiãøm : Sai lãûch âiãøm l cạc sai lãûch cọ kêch thỉåïc ráút nh theo ba chiãưu âo khäng gian (cåỵ kêch thỉåïc ngun tỉí) Cọ cạc dảng sau : nụt träúng, ngun tỉí xen k v ngun tỉí tảp cháút a-Nụt träúng v ngun tỉí xen k : Trong tinh thãø ngun tỉí ln ln dao âäüng nhiãût xung quanh vë trờ cỏn bũng cuớa mỗnh Taỷi nhióỷt õọỹ xaùc õởnh, nàng lỉåüng dao âäüng ca mäùi ngun tỉí tn theo lyï thuyãút thäúng kã Maïc xoen - Bol zå man nãn khäng giäúng Khi mäüt säú ngun tỉí no âọ cọ nàng lỉåüng cao, våïi biãn âäü dao âäüng låïn, chụng cọ kh nàng råìi b nụt mảng v âãø lải nụt khäng cọ ngun tỉí, âọ l nụt träúng Sau âọ ngun tỉí cọ thãø chuøn sang vë trê giỉỵa cạc nụt ( cå chãú tảo nụt träúng Frenken) tảo sai lãûch âiãøm dảng ngun tỉí xen k Khi ngun tỉí råìi vë trê cán bàịng âi bãư màût tinh thãø gi l cå chãú nụt träúng Sätky Sỉû xút hiãûn nụt träúng v ngun tỉí xen k ln lm xút hiãûn trỉåìng ỉïng suỏỳt hỗnh cỏửu (keùo xung quanh nuùt trọỳng vaỡ neùn xung quanh ngun tỉí xen k) Näưng âäü nụt träúng thỉûc tãú låïn hån nhiãưu so våïi ngun tỉí xen keợ vỗ nng lổồỹng taỷo nuùt trọỳng nhoớ hồn nhióửu so våïi ngun tỉí xen k Máût âäü nụt träúng biãøu diãùn theo cäng thæïc : n Q = exp( − ) N KT Trong âoï : -n,N : säú nụt träúng v säú nụt mảng -Q : nàng lỉåüng tảo nụt träúng -K : hàịng säú Bolzåman -T : nhiãût âäü tuyãût âäúi Qua cäng thæïc trãn ta tháúy ràịng näưng âäü nụt träúng tàng nhanh theo nhiãût âäü v cọ giạ trë låïn nháút åí kim loải lng b-Ngun tỉí tảp cháút : Trong thỉûc tãú khäng thãø cọ váût liãûu kim loải ngun cháút tuût âäúi Våïi cäng nghãû náúu luûn hiãûn âải ngy cọ thãø âaût âäü saûch âãún 99,99999% Do váûy kim loaûi ln cọ tảp cháút Ty theo kêch thỉåïc ngun tỉí m tảp cháút cọ thãø thay thãú vo vë trê ngun tỉí kim loải trãn nụt mảng hay xen giỉỵa cạc nụt Xung quanh cạc nguøn tỉí tảp cháút luọn coù trổồỡng ổùng suỏỳt hỗnh cỏửu 2-Sai lóỷch õổồỡng - Lãûch Sai lãûch âỉåìng l loải sai lãûch cọ kêch thỉåïc nh (kêch cåỵ ngun tỉí) theo hai chiãưu âo v ráút låïn theo chiãưu thỉï ba tinh thãø (s gi l lãûch) L thuút vãư lãûch l cå såí l thuút bãưn váût l kim loải Nhåì cọ l thuút lãûch ta cọ thãø gii thêch âỉåüc nhiãưu váún âãư vãư cå tinh, l ca kim loải v håüp kim Trãn cå såí âọ chãú tảo cạc kim loải v håüp kim âàûc biãût : siãu bãưn, siãu a-Lãûch âỉåìng : Gi thãm vo phêa trãn mảng tinh thãø l tỉåíng mäüt nỉía màût phàóng ngun tỉí ABCD Pháưn nỉía phêa trãn ca tinh thãø (trãn âỉåìng AB) s chëu ỉïng sút nẹn, nỉía dỉåïi chëu ỉïng sút kẹo Âỉåìng AB di haỡng nghỗn haỡng vaỷn thọng sọỳ maỷng goỹi laỡ truỷc lãûch AB l biãn giåïi phêa ca nỉía màût ABCD nãn gi l lãûch biãn Nãúu nỉía màût ngun tỉí nàịm phêa trãn gi l lãûch dỉång, k hiãûu ⊥, nàịm phêa dỉåïi gi l lãûch ám, k hiãûu T Hỗnh 1.3 -Caùc daỷng sai lóỷch õióứm mảng tinh thãø a) Nụt träúng Frenkel; b) Nụt träúng Schottky c,d) Ngun tỉí xen k v thay thãú e,f) Sai lóỷch õióứm Schottky vaỡ Frenkel ion Hỗnh 1.4- Mọ hỗnh taỷo lóỷch õổồỡng maỷng tinh thóứ b-Lóỷch xoừn : ta coù thóứ hỗnh dung lóỷch xoừn sau : càõt mảng tinh thãø l tỉåíng bàịng nỉía màût phàóng ABCD, sau âọ xã dëch hai mẹp ngoi ngỉåüc chiãưu cho cạc ngun tỉí màût ngoi s xã dëch mäüt âoản bàịng mäüt thäng säú mảng theo âỉåìng CD Do âọ cạc ngun tỉí s sàõp xãúp lải quanh AB theo âỉåìng xồõn äúc v ta cọ lãûch xồõn AB gi l trủc lãûch xồõn Nãúu âỉåìng xồõn äúc ngun tỉí xung quanh trủc lãûch theo chiãưu kim âäưng häư gi l lãûch xồõn phi, k hiãûu ngỉåüc lải gi l lãûch xồõn trại, k hióỷu A B D C a) b) c) Hỗnh 1.5- Lóỷch xoừn: mọ hỗnh taỷo thaỡnh (a), mọ hỗnh khäng gian (b) v sỉû sàõp xãúp ngun tỉí vng lãûch (c) c-Lãch häùn håüp : Trong nhiãưu trỉåìng håüp mäüt lãûch cọ âàûc trỉng ca c lãûch biãn vaỡ lóỷch xoừn goỹi laỡ lóỷch họựn hồỹp Hỗnh 1.6- Cạch xạc âënh vectå trỉåüt (Burgers) a) Trong tinh thãø han chènh b) lãûch âỉåìng c) Trong lãûch xồõn 3-Sai lãûch màût : Sai lãûch màût l cạc sai lãûch cọ kêch thỉọc låïn theo hai chiãưu âo v nh theo chiãưu âo thỉï ba Gäưm cọ cạc loải : biãn giåïi hảt, biãn giåïi siãu hảt, màût ngoi tinh thãø a-Biãn giåïi hảt : l vng tiãúp giạp giỉỵa cạc hảt âa tinh thãø Cạc ngun tỉí åí vng biãn giåïi hảt khäng sàõp xãúp theo tráût tỉû mảng v cọ thãø coi vng cỏỳu truùc vọ õởnh hỗnh Chióửu daỡy bión giồùi haỷt phủ thüc vo âäü sảch cụa váût liãûu, cọ thãø âảt hng tràm thäng säú mảng Kim loải cng tinh khiãút chiãưu dy biãn gåïi hảt cng mng b-Biãn giåïi siãu hảt : Siãu hảt (bläúc) l nhỉỵng vng tinh thóứ nhoớ (kờch thổồùc trung bỗnh cồợ 102 - 104 nm, våïi cáúu trục tinh thãø khạ hon chènh, âënh hỉåïng lãûch mäüt gọc nh, ngàn cạch bàịng biãn giåïi siãu hảt Biãn giåïi siãu hảt thỉûc cháút l nhỉỵng tỉåìng lãûch, tảo nãn nhỉỵng lãûch cng dáúu tỉång tạc láùn chụng trỉåüt trãn nhỉỵng màût trỉåüt song song v giỉỵ åí vë trê cán bàịng Hai siãu hảt lán cáûn âënh hỉåïng lãûch mäüt gọc b b bàịng : θ = θ = D D D - khoaớng caùch trung bỗnh giổợa cạc lãûch biãn cng dáúu trãn trỉåìng lãûch b - vẹc tå trỉåüt (Bure) Biãn giåïi cạc siãu hảt thỉåìng xuỏỳt hióỷn quùa trỗnh kóỳt tinh laỷi, coù taùc dủng cn tråí trỉåüt v tỉång tạc våïi cạc loải sai lãûch âiãøm khạc nãn cng âọng vai tr deío cuía váût liãûu c-Sai lãûch xãúp : Sai lãûch xãúp (cn gi l khuút táût xãúp) l sỉû phạ våỵ tráût tỉû xãúp chàût ca tinh thãø Gi sỉí mảng A1 cọ tráût tỉû sàõp xãúp l ABCABCABC, vỗ lyù naỡo õoù, trỏỷt tổỷ õoù bở phaù våỵ, chàóng hản thỉìa mäüt låïp xãúp chàût âãø cọ sai lãûch xãúp thỉìa ABACA Nãúu tráût tỉû xãúp thiãúu mäüt låïp s tảo sai lãûch xãúp thiãúu ABCABABC Sai lãûch xãúp âàûc trỉng bàịng nàng lỉåüng γ SLX gi l nàng lỉåüng ca sai lãûch xãúp ÅÍ âiãưu kiãûn cán bàịng âäü räüng ca sai lãûch xãúp laì : r r G (b b3 ) = 2πγ SLX Trong âoï : G - mä âun trỉåüt uur ur b2 b3 - vẹc tå trỉåüt ca cạc lãûch khäng hon chènh giåïi hản SLX γ SLX - nàng lỉåüng ca sai lãûch xãúp Sai lãûch xãúp cọ vai tr ráút låïn lénh vỉûc họa bãưn váût liãûu, âáy l mäüt nhỉỵng phỉång hỉåïng quan trng náng cao âäü bãưn l håüp kim họa, lm tàng âäü räüng do, lm gim γ SLX , tỉïc l tàng cn tråí chuøn âäüng ca lãûch bàịng sai lãûch xãúp d-Cáúu trục màût ngoi tinh thãø : Màût ngoaỡi tinh thóứ coù hỗnh thaùi tọửn taỷi khaùc so våïi nhỉỵng màût phàóng tinh thãø åí bãn Cọ thóứ hỗnh dung dóự daỡng rũng õọỳi vồùi caùc nguyón tỉí åí màût ngoi (màût giåïi hản tinh thãø) khäng cọ â säú sàõp xãúp ngun tỉí bãn Vỗ vỏỷy ồớ mỷt ngoaỡi chuùng khọng sừp xóỳp theo tráût tỉû quy âënh ca tinh thãø v tảo thnh vng sai lãûch Sỉïc bãư màût tinh thãø (nàng lỉåüng bãư màût) âàûc trỉng pháưn gia tàng nàng lỉåüng tỉû âãø giỉỵ cạc ngun tỉí bãư màût åí trảng thại äøn âënh Do âàûc âiãøm cáúu trục sai lãûch cho nãn låïp màût ngoi tinh thãø cng cọ nhỉỵng tỉång tạc âàûc biãût våïi cạc sai lãûch khạc 4-Sai lãûch khäúi : Nhỉỵng sai lãûch cọ kêch thỉåïc låïn theo ba chiãưu mảng tinh thãø gi l sai lãûch khäúi Sai lãûch khäúi v mä l nhỉỵng sai hng sinh náúu, âục håüp kim räù co, táûp trung xè, tảp cháút váût âục Trãn khêa cảnh vi mä cọ thãø coi sai lãûch khäúi cạc pha 10