Vật liệu đại học giao thông

Chia sẻ: Nguyen Dung | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:4

0
41
lượt xem
8
download

Vật liệu đại học giao thông

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điều kiện năng lượng của quá trình kết tinh Về mặt cấu tạo nguyên tử , ta có thể coi trong kim loại lỏng , các nguyên tử chỉ giữ đc trật tự gần , còn trong kim loại rắn giữ đc sự sắp xếp các nguyên tử ở mức trật tự xa Kết tinh kim loại là một quá trình hạ nhiệt độ kim loại sẽ chuyển từ trạng thái lỏng ( trật tự gần) sang trạng thái rắn( trật tự xa) . nhiệt độ tại đó, lỏng chuyển sang rắn , ng ta gọi là nhiệt độ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Vật liệu đại học giao thông

  1. 6 Điều kiện năng lượng của quá trình kết tinh Về mặt cấu tạo nguyên tử , ta có thể coi trong kim loại l ỏng , các nguyên t ử ch ỉ gi ữ đc trật tự gần , còn trong kim loại rắn giữ đc sự sắp xếp các nguyên t ử ở m ức tr ật t ự xa Kết tinh kim loại là một quá trình hạ nhiệt độ kim loại sẽ chuyển t ừ trạng thái l ỏng ( trật tự gần) sang trạng thái rắn( trật tự xa) . nhiệt độ tại đó, lỏng chuy ển sang r ắn , ng ta gọi là nhiệt độ kết tinh lý thuyết ký hiệu T0 Năng lượng tự do của hệ thống ( G) : G= f( T,P,V,c) . Trong đó : T là nhi ệt đ ộ , P là áp suất, V là thể tích , c là nồng độ Trong trường hợp kết tinh của kim loại thực tế có thể coi: c =cosnt, p=const= 1AT, V xấp xỉ = const. Do đó G=f(T). Vật lý chất rắn đã xây dựng: G=E+P*V-TS=H-TS. V ới E là nội năng của hệ thống, S là entropi của ht, H là Entanpi Trong điều kiện đẳng áp, sự thay đổi nhiệt độ làm cho năng lượng t ự do thay đ ổi . Ta có nhiệt dung đẳng áp ( Cp= dH/dt)p ....biểu đồ... Nếu kết tinh tại nhiệt dộ T mà : T>T0 thì Gl ko thể kết tinh và T=T0 thì Gl=Gl=> tồn tại cả lỏng và rắn và T< T0 thì Gl > Gr => kết tinh xảy ra Lấy T0-T= đen ta T gọi là độ quá nguội thì ta có : đk năng lượng c ủa quá trình k ết tinh là năng lượng tự do của pha rắn nhỏ hơn năng l ượng của pha l ỏng. Mu ốn v ậy c ần có độ quá nguội đentaT . Nhiệt dộ kết tinh lý thuyết T0 ở nhi ệt đ ộ cân bằng đc xác đ ịnh : T0 = đentaH/ đenta S = Lnc /đenta S. . ở đây sai khác Entanpi gi ữa pha l ỏng và pha r ắn dc gọi là ẩn nhiệt nóng chay : Lnc . Trong thực tế kim loại kết tinh t ại nhi ệt đ ộ TđentaGs . gi ả thiết mầm có tạo bởi n mol kim loại và thể tích của một mol kim loại là vm thì t ại nhi ệt độ T ta tính đc năng lượng thay đổi đenta Gm do một mol kim lo ại chuy ển t ừ l ỏng sang rắn : dentaGm = Lnc .đentaT/T0. Phương trình năng lượng sẽ có d ạng : đenta G =xích ma .S – n.đentaGm=4piRbinh .xích ma- 4/3 pi R lập . Lnc .đentaT / (Vm.T0) Với xích ma là sức căng bề mặt mầm . lấy cực trị của hàm số đentaG= f(R) , suy ra R tới hạn =2xichma .Vm.T0/ Lnc.đentaT ....đồ thị Thay Rth ta đc : đentaGth=4pi Rth bình .( xichma-1/3 . Lnc.đentaT.Rth/Vm.T0)=1/3xichmaSth Điều kiện sinh mầm tự sinh: mầm có bán kính R>=Rth vì theo đ ồ th ị đentaG =f( R ) nếu R=Rth thì khi R tăng , đetanG giảm phù hợp với quy luật
  2. Quá trình sinh mầm thiếu 1/3 năng lượng sức căng bề mặt , nh ững vùng nào trong kh ối kim loại nỏng có thể bù đc 1/3 năng lượng thiếu hụt này thì s ẽ sinh m ầm , nh ưng vùng sinh mầm gọi là vùng 3 động năng lượng Mầm ký sinh : Giả thiết màm hình chỏm cầu có bán kính R góc tiếp xúc gi ữa mầm và bề mặt vật rắn là (phi) với : cosphi=trị tuyệt dối( xichma RL –xichma MR) ) / xichma ML Gọi đenta G*là sự thay đổi năng lượng , ta có đentaG* = dentaG nhân ¼(2-3cosphi+ cos mũ 3 phi ) =đentaG nhân C (phi) . Sự thay đổi năng lượng mầm ký sinh ch ỉ khác mầm tự sinh ở đại lượng C(phi) và 0
  3. 10, Biến dạng dẻo đơn tinh thẻ theo cơ chế trượt Đối với đơn tinh thể hoàn thiện , tất cả nguyên tử nằm phía trên m ặt tr ượt s ẽ t ương đ ối so với các nguyên tử nằm bên dưới tác dụng của ứng su ất tr ượt , đi nh ững b ước làn lượt là số nguyên lầ thong số mạng theo phương trượt : 1b,2b,3b...nb. ở đây b là thong số mạng theo phương trượt và a là thong số mạng theo ph ương vuông góc v ới ph ương trượt.lý thuyết độ bền gọi ứng suất trượt trong tinh thể hoàn thiện là đ ộ b ền lý thuy ết đc tính bằng công thức: xichma lt =b/a .G/2pi . sin (2piX/b) Trong đó G là moduyn trượt , x là độ xê dịch trượt (khoảng cách trượt nhỏ hơn thong số mạng theo ph ương trượt (x> xichma tt => sự chuy ển đ ộng làm cho d ễ bi ến dạng dẻo và trong lý thuyết độ bền , muốn tăng bền cho kim lo ại ph ải hãm l ệch, c ản chở chuyển động của lệch 11, những đặc điểm của biến dạng dẻo đa tinh thể Các hạt trong đa tinh thể có định hướng phương mạng khác nhau . t ải tr ọng tác d ụng là cho biến dạng khác nhau : hạt nào có phương mạng thuận l ợi v ới ph ương c ủa ứng xuất tác dụng sẽ bị biến dạng trước với trị số trị xuất nhỏ. Trải lại hạt nào định h ướng phương mạng không thuận lợi với phương của ứng suất tác d ụng thì ho ặc đc bi ến dạng sua với trị suất lớn hơn hoặc ko thể biến dạng đc . các hạt trong đa tinh th ể có mức độ biến dạng dẻo không đồng nhất. Các hạt trong đa tinh thẻ luôn tương tác với nhau . S ự biến dạng c ủa m ột h ạt luôn ảnh hưởng đến các hạt xung quanh và chúng bị cản trở . do vậy khi bi ến d ạng d ỏe các h ạt trong đa tinh thể có thể bị trượt ngang theo nhi ều h ẹ trượt khác nhau và x ảy ra đ ồng thời sự quay của các mặ trượt và phương trượt. Vùng biên giới hạt của đa tinh thể sắp xếp khong có tr ật t ự là cho tr ượt khó phát tri ển vì không hình thành đc các mặt trượt và phương trượt . đây là y ếu t ố hãm l ệch có hi ệu quả . Trong đa tinh thể khó có thể trượt lien tục từ hạt này sang h ạt khác do đ ịnh hướng phương mạng giữa các hạt và hãm lệch bởi vùng biên gi ới hạt . Trong c ơ h ọc vật rắn , quan tâm đến độ bền độ dẻo là hai chỉ tiêu rất quan tr ọng đ ể ch ế t ạo chi ti ết máy. Nếu độ bền thấp thì dễ biến dạng và ngc lại . lý thuyết độ bền ch ỉ ra vai trò c ủa lệch mạng ảnh hưởng rất lớn đến độ bền của kim loại theo đồ thị của mối quan h ệ xichma=f(p). ở đây p là mật độ lệch 12 Tổ chức và tính chất của kim loại sau biến dạng dẻo A, sự thay đổi tổ chức : đường trượt là nơi thoát ra của mựt trượt trên bề mặt mẫu . Các đường trượt đều định hướng theo phương của ứng xuất tác d ụng. m ức bi ến d ạng càng lớn thì số đường trượt càng nhiều, mật độ càng mau. B,sự thay đổi hình dáng hạt : nếu tải trọng tác dụng đủ lớn , các hạt đa tinh th ể s ẽ b ị biến dạng tương đối đồng đều và bị dài ra theo phương của ứng xuất tác d ụng hình dáng của hạt thay đổi làm cho tính đẳng hướng giả mất đi thay bằng tính d ị h ướng
  4. C, tạo ra siêu hạt với độ biến dạng lớn ( 40-50%) các hạt kim lo ại sẽ b ị chia cắt nên nhỏ hơn .các phần thể tích có kích thước ( 1-2micromet) và có phương mạng l ệch nhau một góc 1độ-20’ đc gọi là siêu hạt D, tạo tổ chứ thớ sợi : tron kim loại trc khi chiu biến dạng dẻo có th ể ch ứa các t ạp chất trong nó. Pha chất rắn thứ 2 có sự phân bố không đều ở d ạng c ục ,hòn .Sau khi bi ến dạng dẻo , chúng bị biến thành các chuỗi dài nằm song song theo ph ương ứng su ất tác dụng gọi là tổ chứ thớ sợi . Tổ chức thớ sợi làm cho cơ tính của mẫu kim lo ại đa tinh thể có tính dị hướng và tổ chức này ảnh hưởng có hại đến kim loại s ử d ụng ,d ễ b ị phá hủy dòn Tính chất của kim loại sau biến dạng dẻo: sau khi biến dạng dẻo t ổ ch ức thay đ ổi th ể tích riêng thay đổi sinh ra trạng thái ứng suất d ư t ổ ch ức. Bản than kl tích m ột l ượng nhiệt làm cho năng lượng tự do của hệ tăng, hệ kém ổn đ ịnh h ơn g ọi là ứng su ất d ư nhiệt . Sự tồn tại của ứng suất dư tổ chức và ứng suất dư nhiệt gọi là ứng su ất d ư.ứng suất dư đc chia làm ba loại : USD loại 1 : là loại USD tồn tại cân b ằng trong toàn b ộ vật thể, USD loại 2 :ứng suất dư tồn tại cân bằng trong từng vùng ho ặc trong hạt. USD loại 2 là USD tồn tại cân bằng trong từng vùng hoặc trong h ạt .USD lo ại 3 : là USD t ồn tại cân bằng trong từng vùng của hạt hoặc trong siêu hạt Câu 13 Phân biệt 2 quá trình hồi phục và kết tinh lại , trình bày qt kt l ại -hồi phục T

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản