Đang tải... (xem toàn văn)
Lệch xoắn: hai phần của mạng tinh thể trượt tương đối so với nhau một hằng số mạng. Sai lệch trong mạng tinh thể.. Sai lệch trong mạng tinh thể.. c) Sai lệch mặt : kích thước lớn theo ha[r]
(1)GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU VẬT LIỆU LÀ GÌ?
(2)Kỹ thuật vật liệu
Thiết kế, chế tạo vật liệu có cấu trúc phù hợp với tính chất vật liệu theo yêu cầu sử dụng
Khoa học vật liệu
Nghiên cứu mối quan hệ cấu trúc tính chất vật liệu
Gia công, chế tạo Tổ chức, Cấu trúc Tính chất
(3)PHÂN LOẠI VẬT LIỆU Kim loại Polymer Ceramic Composite 4 1 2 3
4 nhóm vật liệu chính: + VL kim loại:
+ Ceramic: + Polymer: + Composite:
1- VL bán dẫn 2- VL siêu dẫn 3- VL silicon
(4)Vai trò vật liệu
Đối tượng vật liệu học:
Mối quan hệ tính chất, cấu trúc & gia cơng vật liệu
Thiết kế, lựa chọn, gia công vật liệu phù hợp yêu cầu sử dụng
Tính chất: - học (cơ tính) - vật lý (lý tính)
- hóa học (hố tính)
- cơng nghệ sử dụng
(5)Chương 1: Cấu trúc tinh thể hình thành
1.1 Cấu tạo liên kết nguyên tử:
Cấu tạo nguyên tử: e chuyển động bao quanh hat nhân (p+n)
(6)Liên kết kim loại: Tính kim loại :
1.1 Cấu tạo liên kết nguyên tử vật liệu kim loại
(7)Sự xếp nguyên tử vật chất Chất khí: nguyên tử,
phân tử chuyển động hỗn loạn
1.1 Cấu tạo liên kết nguyên tử vật liệu kim loại
(8)Chất lỏng: có trật tự gần, khơng có trật tự xa
Chất rắn vơ định hình: cấu trúc giống chất lỏng trước đông đặc
Sự xếp nguyên tử vật chất
1.1 Cấu tạo liên kết nguyên tử vật liệu kim loại
Chất rắn giả tinh thể: có cấu trúc giả tinh thể với trục đối xứng bậc 5, bậc 10.
(9)1.2 Khái niệm mạng tinh thể
Nối tâm nguyên tử xếp trật tự đường thẳng tưởng tượng -> Mạng tinh thể
(10)Ô sở b a c
Ba nghiêng (tam tà) abc
Một nghiêng (đơn tà) abc ==900
Trực thoi abc ===900
Ba phương (mặt thoi) a=b=c ==900
Sáu phương (lục giác) a=b c ==900, =1200 Chính phương (bốn phương) a=b c ===900
Lập phương a=b=c ===900
7 hệ tinh thể ( Crystal system)
(11)(12)MỘT SỐ CẤU TRÚC TINH THỂ CỦA VẬT LIỆU CaTiO3 – Calcium Titanate
K3C60 is an interesting material because of its superconducting properties (Tc = 20 K) and metal fullerides are the subject of much current research Sodium Chloride ( NaCl)
(13)Nút mạng [[x,x,x]]: dùng để biểu thị toạ độ nguyên tử O A C D E F H x y z B A [[1,1,0]] B [[1,1,1]] C [[0,1,1]]
Chỉ số phương [uvw]:
biểu diễn phương đường thẳng đi
qua hai nút mạng
Hai phương // có số
OH [010] OB [111] OE [101]
Họ phương, ký hiệu <uvw> ?
CHỈ SỐ MILLER CỦA PHƯƠNG MẠNG VÀ MẶT NGUYÊN TỬ
(14)Chỉ số mặt (hkl):
Họ mặt, ký hiệu {hkl}:???
Cách xác định số mặt:??? - Mặt tinh thể :
- Hai mặt tinh thể // có số
O A B C D E F H x y z
(15)Chỉ số mặt (chỉ số Miller-Bravais) (hkil):
i = - (h+k)
(16)1.3 Một số cấu trúc tinh thể điển hình vật rắn kim loại
a) Lập phương tâm khối (A2): Cr; W; Mo; Feα
Số nguyên tử sở: Nơ = Bán kính ngun tử: rnt =
Mặt xếp chặt nhất:
Phương xếp chặt nhất: Mv = vnt /Vơ =
Ơ sở : Khối lập phương cạnh a
(17)a) Lập phương tâm khối (A2)
Lỗ hổng mặt: tâm mặt bên + cạnh, dlh = 0,154dng.t
Kim loại có kiểu mạng A2: Fe, Cr, Mo, W……
Lỗ hổng mặt: ¼ cạnh nối điểm cạnh đối diện, dlh = 0,291dng.t Lỗ hổng : ……… Kích thước lỗ hổng: ………
(18)Số nguyên tử sở: Nơ = Bán kính ngun tử: rnt =
Mặt xếp chặt nhất:
Phương xếp chặt nhất: Mv = vnt /Vơ =
Ơ sở : Khối lập phương cạnh a
b) Lập phương tâm mặt (A1): Au; Ag; Cu; Al; Ni; Feγ
(19)Lập phương tâm mặt (A1)
Lỗ hổng mặt:
tâm khối + cạnh, d=0,414dng.t
Lỗ hổng mặt:
¼ đường chéo khối tính từ đỉnh,
d=0,225dng.t
(20)c) Sáu phương xếp chặt (A3): Zn; Mg; Tiα, Be, Cd, Zr
c
a
1.3.1 Mạng tinh thể điển hình vật liệu kim loại
Số nguyên tử ô sở: Nơ = Bán kính ngun tử: rnt = a/2; c/a = Mặt xếp chặt nhất:
Phương xếp chặt nhất: Mv = vnt /Vô =
(21)c
a
(22)1.3.2 Sai lệch mạng tinh thể
Phân loại: Sai lệch điểm, Sai lệch đường, Sai lệch mặt
a) Sai lệch điểm: kích thước nhỏ (cỡ vài nguyên tử) theo chiều
K/n: nguyên tử nằm sai vị trí quy định → a/h tính chất
Nguyên tử tạp chất
thay xen kẽ
(23)b) Sai lệch đường – lệch: kích thước nhỏ cỡ vài nguyên tử theo 2
chiều lớn theo chiều thứ ba.
Lệch biên: chèn thêm bán mặt vào nửa mạng tinh thể lý tưởng.
Trục lệch
Véctơ Burger: đóng kín vịng vẽ mặt phẳng vng góc với trục lệch
(24)b // trục lệch. trục lệch
Lệch xoắn: hai phần mạng tinh thể trượt tương đối so với một hằng số mạng. Các nguyên tử vùng lệch xếp theo hình xoắn ốc.
(25)Mật độ lệch ρ :
Ý nghĩa lệch:
+ Lệch biên: + Lệch xoắn:
Đặc trưng lệch
2
3 cm cm cm V llêch + Yếu tố ảnh hưởng:
- Kim loại trạng thái ủ ρ = 108 cm-2
- Hợp kim kim loại sau biến dạng nguội : ρ = 1010- 1012 cm-2
(26)c) Sai lệch mặt : kích thước lớn theo hai chiều nhỏ theo chiều thứ ba, tức có dạng mặt.
biên giới hạt siêu hạt bề mặt tinh thể.
(27)1.4 Sự kết tinh hình thành tổ chức kim loại
1.4.1 Điều kiện kết tinh
Biến đổi lượng kết tinh
Độ nguội : G
L GR T0 N ăng lượng tự do, G
Nhiệt độ, T
ΔG
(28)(29)1.4.2 Hai trình kết tinh
a) Tạo mầm
Mầm : ……….
Mầm tự sinh: r > rth = 2σ/ΔGv (ΔT tăng → ΔGv tăng → rthgiảm)
Mầm ký sinh:………
………
(30)1.4 Sự kết tinh hình thành tổ chức kim loại
1.4.3 Sự hình thành hạt tinh thể
+ Mỗi mầm phát triển thành hạt, hạt phát triển trước to hơn
(31)1.4.3 Sự hình thành hạt tinh thể
Hình dạng hạt tinh thể phụ thuộc phương thức làm nguội
+ Nguội theo phương + Nguội nhanh theo hai phương
(32)1.4 Sự kết tinh hình thành tổ chức kim loại
1.4.4 Các phương pháp tạo hạt nhỏ đúc
(33)1.4 Sự kết tinh hình thành tổ chức kim loại
1.4.4 Các phương pháp tạo hạt nhỏ đúc
Biến tính:………
………
Tác động vật lý : rung, siêu âm, đúc ly tâm,…
Tạo mầm ngoại lai: Kim loại có kiểu mạng tương tự (Ti),
hoặc chất tạo oxyt, nitrit Al2O3, AlN, đúc thép.
(34)1.4 Sự kết tinh hình thành tổ chức kim loại
1.4.5 Cấu tạo thỏi đúc
a) Ba vùng tinh thể thỏi đúc
+ Lớp vỏ ngoài:……… + Vùng tiếp theo:……… ……… + Vùng giữa:………
b) Khuyết tật vật đúc:
+ Rỗ co lõm co: + Rỗ khí :
+ Thiên tích:
2 1
(35)1.4.5 Đơn tinh thể đa tinh thể
Đơn tinh thể: là khối đồng có kiểu mạng số
mạng, có phương khơng đổi tồn thể tích + Có tính dị hướng
(36)1.4.5 Đơn tinh thể đa tinh thể
Đa tinh thể: là tập hợp nhiều đơn tinh thể có cấu trúc
thông số mạng định hướng khác nhau
Đặc điểm đa tinh thể:
- hạt: ……….
- biên hạt: ………
………
(37)1.4.5 Đơn tinh thể đa tinh thể