V Lượrig nguỵín tó' hộp kim ịSn, Zi)
Chương 8 VẬT LIỆU PHI KIM LOẠ
VẬT LIỆU PHI KIM LOẠI
V ậ t liệu phi kim loại bao gồm v ậ t liệu vô cơ không p h ải kim -lữậi v ă vật liệu hữu cơ. T rong tă i liệu n ă y chỉ nhằm mục đích cung cấp cho sinh
viín cơ khí những kiến thức căn bản về câc loại v ật liệu phi kim vă ứng
dụng chúng. Do đó, câch trình b ăy sẽ không được sđu v ă mức độ cũng
không được rộng quâ.
A. VẬT LIỆU VÔ Cơ
8.1. KHÂI NIỆM VĂ PHĐN LOẠI
V ật liệu vô cơ lă một mảng vật liệu rộng v ă quan trọng, nó lă sự kết hợp của câc nguyín tố phi kim với kim loại hoặc giữa câc nguyín tố phi kim với nhau. Có tới 75% ngụn tố hóa học trong bảng phđn loại tuần hoăn tạo nín câc hệ v ậ t liệu vơ cơ, tuy nhiín câc nguyín tố chính tạo nín v ậ t liệu vơ
cơ lă kim loại - silic - bo - cacbon - nitơ - ôxy. Khả năng k ết hợp giữa chúng
theo sơ đồ H .8 .1.
Theo sơ đồ 8.1, kim loại, bo, silic có thể cùng năm ngun tố cịn
lại tạo n ín câc borit, silix it, cacbit, n itrit v ă ôxyt.
Tùy theo mục đích, y ậ t liệu vô cơ được phđn loại theo nhiều câch như
công nghệ chế tạo, th ăn h phần cấu
tạo, cấu trúc, lĩn h vực sử dụng. Thông thường p h đn lo ại v ậ t liệu vô cơ theo đặc điểm k ế t hợp gồm:
- Gốm vă v ật liệu chịu lửa - Thủy tin h vă gốm thủy tinh - Ximăng vă bítơng.
Bình 8.1. Sơ đồ biểu diễn câc
nguyín tố vă khả năng kết hợp giữa chúng tạo nín câc hệ vật
liệu vơ cơ
8.2. ĐẶC ĐIỂM CẤU TRÚC VĂ TÍNH CHẤT VẬT LIỆU VỒ c ơ
1. L iín k ế t nguyín tử tro n g v ậ t liệ u vơ cơ
Như trí n đ ê nói, v ậ t liệu vô cơ lă sự k ấ t hợp của câc nguyín tố phi kim với câc kim loại, hoặc giữa chúng với nhaũ. V ì v ậy, lií n k ế t nguyín tử trong v ậ t liệu vỡ cơ khơng có liín k ế t kim loại m ă chỉ có sự liín kểt của
ion vă lă ỉiín kết đồng hóa trị (xem phần câc lọai liín kí t nguyín tủ' ở
chương 1). Tỷ lệ liín k ết ion của một số hợp chất như sau (còn lại lă liín kết đồng hóa trị):
K - 0 90% 3 1 0 60%
Mg - 0 80% B - 0 45%
Z n- 0 63% Si - 0 40%
Ti - 0 67% e - 0 22%
Trị số của liín k ế t phức hợp trong v ật liệu vô cơ tương đối lớn, văo khoảng 100 + 500 kJ/moỉ (với kim loại chỉ có 60 .-ỉ- 250 kJ/mol). Từ đó câc tính chất của v ật liệu vô cơ cũng bị ảnh hưởng bồi liín k ết phức hợp ion - đồng hóa trị như m ật độ cao, nh iệt độ nóng chảy cao, độ cứng cao, giòn, trong suốt vă câch điện cao.