Vật liệu kỹ thuật

MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ VẬT LIỆU KỸ THUẬT Giảng viên: TS Nguyễn Thị Hằng Nga Bộ môn: Công nghệ Cơ khí Email: nthnga@tlu.edu.vn MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ GIỚI THIỆU MƠN HỌC - Số tín chỉ: (2-1-0) - Số tiết: tổng: 45 tiết; LT: 34 tiết; BT: tiết; TN: tiết - Đánh giá: Điểm trình: 40 % (Kiểm tra kỳ; Báo cáo Thí nghiệm; Chuyên cần), Điểm thi kết thúc: 60 % - Hình thức thi: Viết - Thời gian thi: 90 phút MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ MỤC ĐÍCH MƠN HỌC - Cung cấp hiểu biết loại vật liệu thường sử dụng kỹ thuật - Giúp sinh viên có khả áp dụng kiến thức môi trường sản xuất thực tế MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ NỘI DUNG MƠN HỌC Chương Nội dung Giới thiệu chung khoa học công nghệ vật liệu Cấu trúc liên kết nguyên tử chất rắn GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHOA HỌC VÀ kim loại CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU Tính chất học vật liệu Giản đồ pha hệ kim loại Công nghệ nhiệt luyện thép Khái niệm chung gang thép MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ NỘI DUNG MƠN HỌC Chương Nội dung Một số loại thép thường dùng kỹ thuật ứng dụng Vật liệu phi kim loại vật liệu composite MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vật liệu học sở, Nghiêm Hùng, NXB KH&KT, 2002 [2] Khoa học kỹ thuật vật liệu, sách dịch, Tác giả: William D Callister, Đại học Thủy Lợi Hà Nội (Giáo trình) [3] Vật liệu học, Lê Cơng Dưỡng, NXB KH&KT, 2000 [4] Engineering Materials and An Introduction Butterworth Heinemann; 2005 MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ YÊU CẦU ĐỐI VỚI SINH VIÊN - Đến lớp đầy đủ theo thời khoá biểu Nhà Trường - Tìm hiểu trước nội dung liên quan đến buổi học - Tham gia trao đổi, thảo luận trả lời câu hỏi - Không sử dụng điện thoại lớp học MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT VẬT LIỆU NỘI DUNG 1.1 1.2 1.3 1.4 Lịch sử phát triển Đối tượng nghiên cứu môn học Phân loại Vật liệu Xu hướng phát triển: Vật liệu 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1.1.1 Thời kỳ sử dụng vật liệu sẵn có tự nhiên - Vật liệu hữu cơ: gỗ, da, sợi thực vật - Vật liệu vô cơ: Đất sét, đá - Kim loại: Đồng, Sắt, Vàng, Bạc (ở dạng thô) Năng suất lao động thấp 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 10 1.1.2 Thời kỳ chế tạo sử dụng vật liệu theo kinh nghiệm - 8000-3000 năm TCN: + luyện đồng (Thổ Nhĩ Kỳ), chế tạo vũ khí dụng cụ đồng + trống đồng VN có niên đại từ 3000-4000 - 3000 năm TCN: luyện thép (Trung Quốc, Ai cập) - Thế kỷ 15 TCN: + thép (thanh kiếm Đamascus tiếng) + sử dụng xi măng (Ai Cập, Babylon) - Thế kỷ 19: + sử dụng xi măng portland (Anh, Mỹ), bê tông cốt thép + công nghệ chế tạo thép phát triển, (tháp Eiffel 320 m, năm 1889) 8.2 VẬT LIỆU POLYME 20  Polyetylen (P.E), cấu trúc: CH2 = CH2 → (- CH2 –CH2 -)n - Điện áp xuyên thủng: 45  60 kV/mm; - Sử dụng nhiều lĩnh vực: kỹ thuật điện, vô tuyến điện, công nghiệp nhẹ,… làm vỏ dây điện, ống, màng mỏng, sợi màng bảo vệ v.v…  Polypropilen (P.P) - Có tính cách điện cao: điện áp xun thủng 30  32 kV/mm - Dùng để sản xuát phim ảnh, vật liệu bao gói, dụng cụ thí nghiệm, đồ chơi trẻ em, loại ống dẫn chất cách điện, sợi để dệt vải, lưới đánh cá … 8.2 VẬT LIỆU POLYME 21  Polyamit (P.A) - Dùng để sản xuất sợi, chi tiết máy ổ trượt, bánh dụng cụ y tế, hàng dân dụng,…  Teflon (Poly Tetra Fluorethylen, P.T.F.E) - Nó khơng tan dung môi thông thường - Sử dụng nhiều công nghiệp thực phẩm dược phẩm 8.3 MỘT SỐ LOẠI POLYME ĐIỂN HÌNH 22 Thuỷ tinh hữu cơ, Polymetylmeta-crilat – Pleciglac, (P.M.M.A) - Là chất nhựa dẻo, bền, cứng suốt, chịu tác dụng của khí qủn - Khơng bị vỡ vụn va chạm bền nhiệt - Dùng làm loại kính máy bay, tơ, cửa lị,… 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 23 8.3.1 Khái niệm Composite Định nghĩa Vật liệu composite vật liệu tổ hợp (mức độ vĩ mô) của hai hay nhiều vật liệu thành phần khác về hình dạng hoặc thành phần hóa học nhằm tạo nên vật liệu có tính vượt trội so với vật liệu thành phần 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 24 Đặc điểm - Vật liệu composite bao gờm có vật liệu nền cớt - Vật liệu nền đảm bảo việc liên kết cốt lại với nhau, tạo cho vật liệu gồm nhiều thành phần có tính ngun khới, liên tục  đảm bảo cho composite độ bền nhiệt, bền hoá khả chịu đựng vật liệu có khuyết tật 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 25 8.3.2 Phân loại Phân loại - Theo nền: - Theo Cốt: Vật liệu nền cốt: - Vật liệu nền: - Vật liệu cốt: + Composite nền Kim loại + Composit nền Polyme + Composite nền Ceramic + Cốt hạt + Cốt sợi + Cốt cấu trúc + Polyme: phổ biến + Kim loại: Nhôm, đồng + Sợi thủy tinh; + Sợi các bon; + Sợi Polyme 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 26 8.3.3 Tính chất và ứng dụng Ưu điểm - Độ bền học cao - Chịu môi trường ẩm mặn, xạ mặt trời - Không bị tác động của các sinh vật biển - Có khả kết hợp với các loại vật liệu khác như: Gỗ, Kim loại,… để vừa tăng sức bền vừa giảm giá thành - Dễ tạo dáng, độ bóng bề mặt cao, kín nước tuyệt đối - Dễ thi công, dễ sữa chửa 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 27 Nhược điểm - Giá thành cao - Độ bền va đập kém - Chất lượng vật liệu phụ thuộc vào tay nghề công nhân - Vệ sinh công nghiệp kém - Chất thải khó xử lý 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 28 Ứng dụng - Ngành tàu thuyền: Vỏ tàu, nội thất, két nước, két dầu,… - Ngành điện: Bảng điện, hộp công tơ, phận cách điện,… - Ngành ô tô: Khung xe, cabin, bánh răng,… - Ngành hoá: Các loại ống và thùng chứa hoá chất,… - Dân dụng: Bàn ghế, bồn tắm, các loại đồ chơi trẻ em,… - Ngành hàng không: Chế tạo cánh máy máy bay, nội thất, két nhiên liệu,… 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 29 Ngành tàu thuyền: Vỏ tàu, nội thất, két nước, két dầu,… Tàu hộ tống tên lửa lớp Gepard 3.9 Luxury yacht : AB 116 - 35.5m flybridge super-yacht (composite) 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 30 Ngành điện: Bảng điện, hộp công tơ, phận cách điện, chống tĩnh điện, … Tấm Composite chống tĩnh điên 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 31 Ngành ô tô: Khung xe, cabin, bánh răng,… 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 32 Ngành hoá: Các loại ống và thùng chứa hoá chất, … 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 33 Dân dụng: Bàn ghế, bồn tắm, các loại đồ chơi trẻ em, dụng cụ thể thao, nắp hố gas bio… 8.3 VẬT LIỆU COMPOSITE 34 Ngành hàng không: Chế tạo cánh máy máy bay, nội thất, két nhiên liệu,… ... dùng kỹ thuật ứng dụng Vật liệu phi kim loại vật liệu composite MECHANICAL ENGINEERING KHOA CƠ KHÍ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vật liệu học sở, Nghiêm Hùng, NXB KH&KT, 2002 [2] Khoa học kỹ thuật vật liệu, ... PHÂN LOẠI VẬT LIỆU 20 So sánh khối lượng riêng vật liệu nhiệt độ phòng 1.3 PHÂN LOẠI VẬT LIỆU 21 So sánh mô đun đàn hồi vật liệu nhiệt độ phòng 1.3 PHÂN LOẠI VẬT LIỆU So sánh độ bền vật liệu nhiệt... LOẠI VẬT LIỆU 23 So sánh độ dai phá huỷ vật liệu nhiệt độ phòng 1.3 PHÂN LOẠI VẬT LIỆU 24 nhóm phụ Bán dẫn Silicone Polyme dẫn điện 1.3 PHÂN LOẠI VẬT LIỆU 25 1.3.6 Vật liệu bán dẫn Là loại vật liệu