Bài giảng môn Vật liệu học: Chương 3 - Hợp kim và giãn đồ pha

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật liệu học: Chương 3 - Hợp kim và giãn đồ pha" được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Cấu trúc tinh thể của hợp kim; Các loại giản đồ pha; Giản đồ pha Fe-C (Fe-Fe3C); Phân loại thép-gang theo GĐP;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng dưới đây để nắm được nội dung chi tiết nhé!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Vật liệu học: Chương 3 - Hợp kim và giãn đồ pha

Chương 3: HỢP KIM & GIẢN ĐỒ PHA 3.1 Cấu trúc tinh thể của hợp kim Hợp kim là gì?  là vật thể gồm nhiều nguyên tố và mang tính kim loại Nhiều nguyên tố: nguyên tố chính là kim loại, các nguyên tố còn lại có thể là kim loại hoặc phi kim Mang tính kim loại: tính dẫn điện, dẫn nhiệt, tính dẻo, dễ biến dạng và có anh kim Thành phần nguyên tố tính trong hợp kim - Thành phần về phần trăm khối lượng (thường dùng) - Thành phần về phần trăm nguyên tử
Một số chi tiết làm từ hợp kim
Vì sao phải nghiên cứu về hợp kim?  Vì nó có một số ưu việt về gia công, tính kinh tế hơn so với KL nguyên chất 1. Có độ bền cao chịu được tải trọng cao và vẫn đảm bảo vật liệu không quá cứng dẫn đến phá huỷ giòn 2. Có tính công nghệ đa dạng 3. Có giá thành rẻ
Một số khái niệm: Cấu tử: là các nguyên tố (hoặc hợp chất hoá học bền vững) Hệ: dùng để chỉ một tập hợp các vật thể riêng biệt của HK trong điều kiện xác định Pha: là phần đồng nhất của hệ có cùng cấu trúc và các tính chất cơ-lý-hoá tính xác định Trạng thái cân bằng ổn định: trong điều kiện P, T và thành phần xác định  cấu trúc, tính chất của hệ không phụ thuộc thời gian Trạng thái không cân bằng (không ổn định): trong điều kiện P, T hoặc thành phần thay đổi  cấu trúc, tính chất của hệ sẽ chuyển sang trạng thái cân bằng mới Trạng thái giả ổn định: trong điều kiện P, T và thành phần xác định, hệ có thể tồn tại ở trạng thái năng lượng cao hơn ttcb ổn định
Hợp kim Al-Cu với hai pha  và  Pha  Pha  Giữa các pha luôn có bề mặt phân cách
Các loại tương tác trong hợp kim Không có tương tác  Các cấu tử không hoà tan, tương tác vào nhau  thể hiện trên các vùng với màu sắc khác nhau trên ảnh tổ chức tế vi Có tương tác - Hoà tan vào nhau tạo dung dịch rắn (giữ nguyên kiểu mạng của nền) - Phản ứng hoá học tạo hợp chất mới với kiểu mạng khác
Dung dịch rắn Dung dịch rắn là gì?  là pha đồng nhất, có cấu trúc mạng như của dung môi ngay cả khi thành phần được thay đổi Dụng dịch rắn thay thế  các nguyên tử của nguyên tố hoà tan có thể thay thế vị trí các nút mạng của nguyên tử nguyên tố dung môi Điều kiện thay thế (hoà tan) vô hạn - tương quan về kiểu mạng - tương quan về kích thước - tương quan về nồng độ điện tử - tương quan về tính âm điện
Dụng dịch rắn xen kẽ  các nguyên tử của nguyên tố hoà tan phải có kích thước nhỏ để nằm lọt trong các lỗ hổng của dung môi Nguyên tử xen kẽ
Các đặc tính của dung dịch rắn - Kiểu mạng tinh thế đơn gian: A1, A2…. - Tăng độ cứng, độ bền, tính chống mài mòn rõ rệt so với kim loại nguyên chất - Tăng khả năng chống ăn mòn điện hoá cho vật liệu
Pha trung gian Thế nào là pha trung gian?  là các hợp chất hoá học có trong hợp kim Đặc điểm: - Có kiểu mạng tinh thể phức tạp, khác hẳn với các nguyên tố thành phần - Có thể biểu diễn bằng công thức xác định AmBn - Tính chất khác hẳn so với các nguyên tố thành phần (do kiểu mạng tinh thể khác nhau) - Có nhiệt độ nóng chảy xác định, toả nhiệt khi được tạo thành Một số pha trung gian: xen kẽ, điện tử và Laves  tài liệu tham khảo
3.2 Giản đồ pha hai cấu tử Quy tắc pha F=C-P+1 Giản đồ pha  Công cụ biểu thị mối quan hệ giữa nhiệt độ, thành phần và số lượng các pha của hệ ở trạng thái cân bằng Nhiệt độ Lỏng 10850C Rắn Thành phần Cu Loại một cấu tử Loại hai cấu tử Loại ba cấu tử
Giản đồ pha loại 1  Là loại giản đồ pha của hệ hai cấu tử không có bất kỳ tương tác nào  tổ chức gồm hỗn hợp riêng rẽ của 2 cấu tử Một số chú ý: Nhiệt độ X aEb  đường lỏng b Lỏng (L) cEd  đường đặc a a, b nhiệt độ chảy t của A và B L+B A+L E E điểm cùng tinh c d (A+B) Xác định thành phần A+(A+B) (A+B)+B các pha của hợp kim C X tại nhiệt độ t A F %B D B DB CD %L  %B  Khi t = 250C %L = ? %B = ? CB CB
Giản đồ pha loại 2  là giản đồ của hệ hai cấu tử tương tác và hoà tan vô hạn vào nhau Nhiệt độ Một số chú ý: X Lỏng (L) m b amb  đường lỏng L+ n anb  đường đặc a, b nhiệt độ chảy a của A và B Một số hệ tương tác với giản  đồ loại 2: Cu-Ni, Al2O3-Cr2O3 A %B B Bài toàn: mô tả quá trình kết tinh của hợp kim X
Giản đồ pha loại 2 (tiếp theo) Với điều kiện nguội vô cùng chậm, quá trình kết tinh của hợp kim được mô tả: a  chỉ có pha lỏng b  bắt đầu tiết pha rắn  với 46%Ni c  tồn tại 2 pha  tính % các pha d  hết pha lỏng e  chỉ có pha rắn  Cu Ni
Giản đồ pha loại 3  là giản đồ của hệ hai cấu tử tương tác và hoà tan có hạn vào nhau X1 X2 X3 X Nhiệt độ Một số chú ý: Lỏng (L) a aEb  đường lỏng b acdb  đường đặc L+  dụng dịch rắn hoà  E L+ tan của B trong A  c d  dụng dịch rắn hoà + tan của A trong B Tại E xảy ra phản ứng cùng tinh: Ag %B f B L  (+) Bài toàn: mô tả quá trình kết tinh của các hợp kim X, X1, X2, X3
Giản đồ pha loại 3 (tiếp theo) Hợp kim X1 Hợp kim X2 Pb Sn Pb Sn
Giản đồ pha loại 3 (tiếp theo) Hợp kim X
Giản đồ pha loại 3 (tiếp theo) Hợp kim X3
Giản đồ pha loại 4  Là giản đồ pha hai cấu tử có tương tác hoá học tạo ra pha trung gian AmBn Nhiệt độ Lỏng (L) a c b L+A E1 L+AmBn E2 L+AmBn AmBn+B A+AmBn B+AmBn A AmBn B  Cách nghiên cứu: tách thành hai giản đồ pha 2 cấu tử loại 1
Một số phản ứng trong giản đồ pha Phản ứng bao tinh  phản ứng giữa một pha lỏng + một pha rắn  sinh ra một pha rắn mới * Phản ứng bao tinh *  phản ứng tạo nên Nhiệt độ 2 pha rắn đồng thời từ một pha rắn ban đầu * Tiết pha khỏi dung dịch rắn  do các nguyên tố * hoà tan có giới hạn trong dung môi Fe %C