Mục tiêu
- Trình bày được khái niệm cơ bản về đơn tinh thể và đa tinh thể; - Rèn luyện khả năng tư duy độc lập, chủ động sáng tạo trong bài học.
5.1. Đơn tinh thể
Đơn tinh thể (hình 1.17a): là một khối chất rắn có mạng đồng nhất (cùng kiểu và hằng số mạng), có phương mạng khơng đổi trong tồn bộ thể tích. Trong thiên nhiên: một số khống vật có thể tồn tại dưới dạng đơn tinh thể. Chúng có bề mặt ngồi nhẵn, hình dáng xác định, đó là những mặt phẳng nguyên tử giới hạn (thường là các mặt xếp chặt nhất). Các đơn tinh thể kim loại khơng tồn tại trong tự nhiên, muốn có phải dùng công nghệ "nuôi" đơn tinh thể .
Đặc điểm: có tính chất rất đặc thù là dị hướng vì theo các phương mật độ xếp chặt nguyên tử khác nhau. Đơn tinh thể chỉ được dùng trong bán dẫn.
5.2. Đa tinh thể
Trong thực tế hầu như chỉ gặp các vật liệu đa tinh thể. Đa tinh thể gồm rất nhiều (đơn) tinh thể nhỏ (cỡ m) được gọi là hạt tinh thể, các hạt có cùng cấu trúc và thơng số mạng song phương lại định hướng khác nhau (mang tính ngẫu nhiên) và liên kết với nhau qua vùng ranh giới được gọi là biên hạt (hay biên giới hạt) như đã trình bày ở hình 1.17 b.
Từ mơ hình đó thấy rõ: - Mỗi hạt là một khối tinh thể hoàn toàn đồng nhất, thể hiện tính dị hướng.
- Các hạt định hướng ngẫu nhiên với số lượng rất lớn nên thể hiện tính đẳng hướng.
- Biên hạt chịu ảnh hưởng của các hạt xung quanh nên có cấu trúc “trung gian” và vì vậy sắp
xếp khơng trật tự (xơ lệch) như là vơ định hình, kém xít chặt với tính chất khác với bản thân hạt.
- Có thể quan sát cấu trúc hạt đa tinh thể hay các hạt nhờ kính hiển vi quang học (hì nh 1.17c).
+ Độ hạt của tinh thể
Độ hạt có thể quan sát định tính qua mặt gãy, để chính xác phải xác định trên tổ chức tế vi. Cấp hạt theo tiêu chuẩn ASTM: phân thành 16 cấp chính đánh số từ 00, 0, 1, 2...., 14 theo trật tự hạt nhỏ dần, trong đó từ 1 đế n 8 là thơng dụng. Cấp hạt N=3,322lgZ+1, với Z là số hạt có trong 1inch2 (2,542≈ 6,45cm2) dưới độ phóng đại 100 lần.
Người ta thường xác định cấp hạt bằng cách so sánh với bảng chuẩn ở độ phóng đại (thường là x100) hoặc xác định trên tổ chức tế vi.
+ Biên giới siêu hạt
Nếu như khối đa tinh thể gồm các hạt (kích thước hàng chục - hàng trăm
m) với phương mạng lệch nhau một góc đáng kể (hàng chục độ), đến lượt mỗi
hạt nó cũng gồm nhiều thể tích nhỏ hơn (kích thước cỡ 0,1 ÷ 10m) với phương mạng lệch nhau một góc rất nhỏ (≤ 1-2o) gọi là siêu hạt hay block. Biên giới siêu hạt cũng bị xô lệch nhưng với mức độ rất thấp.
5.3. Textua
Hì nh 1.18:. Mơ hình textua trong dây nhơm sau khi kéo sợi (vectơ V biểu thị hướng kéo, trục textua là [111]).
Do biến dạng dẻo làm phương mạng định hướng tạo nên textua. Ví dụ, khi kéo sợi nhơm (hình 1.18), tinh thể hình trụ khi đúc, khi phủ. Cấu trúc đa tinh thể có textua → vật liệu có tính dị hướng. ứng dụng cho thép biến thế, tính chất từ cực đại theo chiều textua, cực tiểu theo phương vng góc → giảm tổn thất.