zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Bài giảng Vật liệu học: Chương 1 - TS. Hoàng Văn Vương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Báo xấu

10
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Vật liệu học" Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại, cung cấp cho người học những kiến thức như cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại; Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại; Khuyết tật cấu trúc; Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Vật liệu học: Chương 1 - TS. Hoàng Văn Vương

29/09/2021 Chương 1. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.3. Khuyết tật cấu trúc 1.4. Sự kết tinh và hình thành tổ chức kim loại Vật liệu học Giảng viên: TS. Hoàng Văn Vương Viện: Khoa học và Kỹ thuật vật liệu Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 1 2 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại HUST – MSE HUST – MSE Cấu tạo nguyên tử: gồm các electron chuyển động xung quanh hạ Các dạng liên kết trong vật rắn t nhân (p, n): a) Liên kết đồng hóa trị (LKĐHT): Hình thành do các ngu - Số lượng tử chính: n = 1, 2, 3, 4,.. K, L, M, N… yên tử góp chung điện tử hóa trị - Số lượng tử quỹ đạo l = 0, 1, 2, ..(n-1) - Liên kết có tính định hướng - Số lượng tử từ ml = 0, 1, 2, 3…l - LKĐHT phân cực - Số lượng tử spin ms = 1/2 - LKĐHT không phân cực Clo Z = 17: 1s22s22p63s23p5 Cacbon: Z = 6: 1s22s22p2 Nitơ: Z = 7: 1s22s22p3 Sơ đồ biểu diễn liên kết đồng hoá trị Ví dụ: Cu có Z = 29: 1s22s22p63s23p63d104s1 a) Phân tử Clo, b) Metan. c) NH4+ Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 3 4 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.1. Cấu tạo và liên kết nguyên tử trong kim loại HUST – MSE HUST – MSE Các dạng liên kết trong vật rắn Các dạng liên kết trong vật rắn b) Liên kết ion: Hình thành do lực hút tĩnh điện giữa các ng c) Liên kết kim loại: Hình thành do tương tác tĩnh điện giữ uyên tử, nguyên tử dễ nhường e hóa trị (ion dương), nguyê a các điện tử tự do và các ion dương trong mạng tinh thể n dễ nhân e hóa trị (ion âm) Đặc trưng cho kim loại: - Liên kết không có tính định hướng - Tính ánh kim - Dẫn nhiệt, dẫn điện tốt - Tính dẻo cao Clo Z = 17: 1s22s22p63s23p5 Natri Z = 11: 1s22s22p63s1 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 5 6 1
29/09/2021 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại HUST – MSE HUST – MSE Các dạng liên kết trong vật rắn Các dạng liên kết trong vật rắn d) Liên kết hỗn hợp: hình thành do trong vật liệu có nhiều e) Liên kết yếu (Van Der Waals): hình thành do sự tương tác nguyên tố tham gia liên kết giữa các phân tử bi phân cực - Liên kết ion - đồng hóa trị: hợp chất muối NaCl; NaF - Liên kết kim loại - đồng hóa trị: trong kim loại chuyển tiếp : W; Cr - Liên kết kim loại – Ion : NaZn13 - Fe5Zn12 – liên kết thuần kim loại Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 7 8 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại HUST – MSE HUST – MSE Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật chất Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật chất Chất khí: các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn loạn Chất rắn tinh thể: các nguyên tử có vị trí hoàn toàn xác định (có trật tự gần và trật tự xa) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 9 10 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật chất Mạng tinh thể gồm các nhóm nguyên tử sắp xếp có trật tự ở các vị trí Chất lỏng: có trật tự gần, không có trật tự xa xác định Chất rắn vô định hình: cấu trúc giống chất lỏng trước khi đông đặc Tính đối xứng của mạng tinh thể: - Tâm đối xứng Chất rắn vi tinh thể: có cấu trúc tinh thể ở trạng - Mặt đối xứng thái cỡ hạt nano - Trục đối xứng, n = 2/  là bậc của trục đối xứng: 1, 2, 3, 4, 6 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 11 12 2
29/09/2021 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại HUST – MSE HUST – MSE Tâm đối xứng: điểm cố định trong mạng tinh thể mà các nguyên tử Trục đối xứng nằm cách đều điểm đó. C Mặt đối xứng: mặt phẳng trong mạng tinh thể mà qua mặt phẳng đó tinh thể chia làm hai phần đối xứng nhau. Tinh thể chỉ có trục đối xứng bậc: 1, 2, 3, 4, 6 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 13 14 1.1. Cấu tạo nguyên tử và liên kết kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Phép tịnh tịnh tiến bảo toàn mạng tinh thể Ô cơ sở: là hình không gian có thể tích nhỏ nh ất đặc trưng cho tính đối xứng của mạng tinh t T  u a  vb  wc hể - Tịnh tiến ô cơ sở theo ba chiều không gian sẽ xây dựng toàn bộ mạng tinh thể Véc tơ tịnh tiến cơ sở 3D T  4a  3b 4a Biểu diễn ô cơ sở trong không gian    - Ba véc tơ đơn vị (hằng số mạng): a b c Mạng tinh thể 2D - Các góc , ,  hợp bởi các vectơ đơn vị 3b a  6 thông số gọi là hằng số cấu trúc mạng b Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 15 16 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Ô cơ sở: Chỉ số Miller của nút mạng, phương mạng và mặt nguyên tử Nút mạng: để biểu thị tọa độ các nguyên tử     OM  n a a  nb b  n c c [na, nb, nc] là chỉ số Miller nút mạng M - Trị số âm được biểu thị bởi dấu “-” ở trên đầu Trong 3D có bảy hệ tinh thể khác nhau abc  Chỉ số nút mạng: Ba nghiêng (tam tà) Một nghiêng (đơn tà) abc  =  = 900   A [0,0,1] Trực thoi abc  =  =  = 900 B [1,0,0] Ba phương (mặt thoi) a=b=c  =  =   900 Sáu phương (lục giác) a=bc  =  = 900,  = 1200 C [1,1,1] Chính phương (bốn phương) a=bc  =  =  = 900 D [0,1/2,0] Lập phương a=b=c  =  =  = 900 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 17 18 3
29/09/2021 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Chỉ số Miller của nút mạng, phương mạng và mặt ng uyên tử • Chỉ số Miller của phương mạng: z Phương mạng: D C - Đường thẳng đi qua các nút mạng - Hai phương song song có cùng chỉ số nút mạng (cùng cá B Chỉ số Miller các phương: E ch sắp xếp NT) AO [???] - Kí hiệu [uvw] CN [???] - Họ phương O H DF [???] - Quy tắc xác định chỉ số phương: y N + Qua gốc O kẻ phương OM song song với phương cần xác định; Chỉ số Miller các phương: F + Xác định chí số nút mạng của M[[na, nb, nc]]; OE [101] A + Quy đồng mẫu số chung nhỏ nhất (nếu cần) cho 3 toạ độ: na, nb, x OB [111] nc; + Tử số của các phân số sau quy đồng là u, v, w là chỉ số Miller [u OH [010] v w] của phương đã cho. Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 19 20 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Chỉ số Miller của nút mạng, phương mạng và mặt Mặt tinh thể: nguyên tử Mặt tinh thể: - Mặt phẳng chứa các nút mạng không đi qua gốc tọa độ - Hai mặt song song có cùng chỉ số Miller - Kí hiệu (hkl) - Họ mặt {hkl} - Quy tắc xác định chỉ số mặt (h k l): + Xây dựng mặt phẳng P song song với mặt cần xác địn h; Chỉ số Miller các mặt: + Tìm toạ độ giao điểm [[na,0,0]]; [[0,nb,0]]; [[0,0,nc]] củ ABEF (100) a P trên ba trục Ox, Oy, Oz; ABCH (010) + Lấy các giá trị nghịch đảo na, nb, nc, quy đồng mẫu số EBCD (001) chung; DFH (111) + Các giá trị của tử số, đó chính là các chỉ số h, k, l tươn g ứng cần tìm. Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 21 22 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Chỉ số Miller – Bravais trong mạng sáu phương Chỉ số Miller – Bravais trong mạng sáu phương z 1. Tịnh tiến véc tơ đi qua gốc (nếu cần). 1. Tịnh tiến véc tơ đi qua gốc tọa độ (nếu cần) 2. Hình chiếu véc tơ theo kích thước ô đơn vị lên 2. Hình chiếu véc tơ theo kích thước ô đơn vị lên ba trục bốn trục a1, a2, a3 hoặc c a1, a2, và c 3. Quy đồng mẫu số chung nhỏ nhất 3. Quy đồng mẫu số chung nhỏ nhất a2 4. Tử số sau quy đồng là trị số phương [uvtw] 4. Tử số sau quy đồng là trị số phương theo 3 trục 5. Chuyển đổi sang chỉ số Miller-Bravais trong 4 trục: - 1 1 a3 u  (2u  v) v  (2v  u ) 3 3 a1 t  (u  v ) w  w Ví dụ: ½, ½, -1, 0 => [1120 ] 6. Quy đồng mẫu số chung nhỏ nhất, tử số là chỉ số Miller-Bravais [uvtw] Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 23 24 4
29/09/2021 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Chỉ số Miller – Bravais trong mạng sáu phương Tổng kết - Trong hệ tọa độ có bốn trục Ox, Oy, Oz, Ou Kí hiệu - Kí hiệu (hkil) [] [uvw] Phương cụ thể Phương i = - (h + k) Họ phương Miller () (hkl) Mặt cụ thể Chỉ số Miller các mặt: Mặt (100) (1010) {} {hkl} Họ mặt ABHG BCIH (010) (0110) [] [uvtw] Phương cụ thể Phương GHIKLM (001) (0001) Họ phương AGMF (1 0) 1 (1100) Miller-Bravais (110) () (hkil) Mặt cụ thể ACIH (1120) Mặt {} {hkil} Họ mặt Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 25 26 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Mật độ nguyên tử a) Mạng lập phương tâm mặt A1 - Mật độ xếp theo phương: Ml = l/L - Ô cơ sở hình lập phương cạnh a - Mật độ xếp theo mặt Ms = s/S - Mật độ xếp theo thể tích Mv = v/V Trong đó: - l, s, v: chiểu dài, diện tích, thể tích nguyên tử chiếm chỗ - L, S, V: chiểu dài, diện tích, thể tích đem xét Số sắp xếp (số phối trí) - Số nguyên tử trong một ô cơ sở nv = 4 - Số lượng các nguyên tử cách đều gần nhất nguyên tử đã cho - Phương xếp sít nhất Lỗ hổng - Mặt xếp sít nhất {111} - Không gian trống bị giới hạn bởi các nguyên tử trong mạng tinh thể - Bán kính nguyên tử rnt = a√2/4 - Lỗ hỏng tám mặt 8m và lỗ hổng bốn mặt 4m - Mật độ Mv = v/V = 74% (Ml, Ms = ?) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 27 28 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE a) Mạng lập phương tâm mặt A1 b) Mạng lập phương tâm khối A2 - Lỗ hổng 4m: - Ô cơ sở hình lập phương cạnh a + Vị trí: ¼ đường chéo khối + n4m = 8 + d4m = 0,225dnt - Lỗ hổng 8m: + Vị trí: tâm khối và trung điểm - Số nguyên tử trong một ô cơ sở nv = 2 các cạnh bên - Phương xếp sít nhất + n8m = 4 - Mặt xếp sít nhất {110} + d8m = 0,414dnt - Bán kính nguyên tử rnt = a√3/4 Kim loại có kiểu mạng A1: Fe, Au, Ag, Al, Ni, Cu… - Mật độ Mv = v/V = 68% (Ml, Ms = ?) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 29 30 5
29/09/2021 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE b) Mạng lập phương tâm khối A2 Lỗ hổng bốn mặt (4m – Tetrahedral void) và tám mặt (8m – Octahedral void) - Lỗ hổng 4m: LPTK (BCC) LPTM (FCC) + Vị trí: ¼ đường nối trung - Lỗ hổng 4m: - Lỗ hổng 4m: điểm cạnh đối diện của các mặt bên + Vị trí: ¼ đường nối trung điểm cạnh đối diệ + Vị trí: ¼ đường chéo khối n của các mặt bên + n4m = 8 + n4m = 12 + n4m = 12 + d4m = 0,225dnt + d4m = 0,291dnt + d4m = 0,291dnt - Lỗ hổng 8m: - Lỗ hổng 8m: + Vị trí: tâm khối và trung điểm các cạnh bên - Lỗ hổng 8m: + Vị trí: tâm mặt và trung điểm các cạnh bên + n8m = 4 + Vị trí: tâm mặt và trung điểm + n8m = 6 + d8m = 0,414dnt + d8m = 0,154dnt các cạnh bên + n8m = 6 + d8m = 0,154dnt Kim loại có kiểu mạng A2: Fe, Cr, Mo, W, V,… Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 31 32 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE c) Sáu phương xếp chặt A3 LPTK (BCC) LPTM (FCC) Lục giác (HCP) - Ô cơ sở khối lăng trụ lục giác cạnh a, chiều cao c  rnt= a3/4  rnt= a2/4  rnt= a/2  Z=8  Z = 12  Z = 12  nv = 2  nv = 4  nv = 6  Mv = 68%  Mv = 74%  Mv = 74%  Phương xếp sít nhất:  Phương xếp sít nhất:  Phương xếp sít nhất:  1120   Mặt xếp sít nhất:  Mặt xếp sít nhất:  Mặt xếp sít nhất:  1120  {110} {111} {0001}  Kim loại có kiểu mạng A2  Kim loại có kiểu mạng A  Kim loại có kiểu mạng A3 - Số nguyên tử trong một ô cơ sở nv = 6 Fe, Cr, Mo, W, V,… Fe, Au, Ag, Al, Ni, Cu… Ti, Zn, Mg, Be, Cd, Zr - Phương xếp sít nhất  11 2 0  - Mặt xếp sít nhất (0001) - Bán kính nguyên tử rnt = a/2, c/a = 1,633 - Mật độ Mv = v/V = 74% Kim loại có kiểu mạng A3: Ti, Zn, Mg, Be, Cd, Zr,… Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 33 34 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Mật độ nguyên tử theo thể tích (Atomic packing factor – APF) Mật độ nguyên tử theo thể tích (Atomic packing factor – APF) , Mv = v/V LPTK - BCC LPTM - FCC Mv = vngtử/ô/Vôcơsở Mv Mv Mv = 0,74 (74%) Mv = 0,68 (68%) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 35 36 6
29/09/2021 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Mật độ nguyên tử theo thể tích (Atomic packing factor – APF) , Mv = v/V Khối lượng riêng của vật liệu SPXC - HCP n: số nguyên tử/ô cơ sở A: khối lượng nguyên tử VC : thể tích ô cơ sở NA: Sô Avogadro, 6,023x1023 Ví dụ: tính khối lượng riêng của sắt (Fe) Mv Mv = 0,74 (74%) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 37 38 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại 1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE a) Chất rắn có liên kết cộng hóa trị b) Chất rắn có liên kết ion - Tinh thể kim cương A4: Ô cơ sở mạng A1, và 4 nt bên trong - Ion NaCl C) Cấu trúc polymer - Kiểu mạng graphit A3: - Cấu trúc sợi, ống cacbon và fullerene Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 39 40 1.3. Khuyết tật cấu trúc 1.3. Khuyết tật cấu trúc HUST – MSE HUST – MSE K/N: Các nguyên tử nằm sai vị trí, ảnh hưởng đến tính chất của vật liệu K/N: Các nguyên tử nằm sai vị trí quy định  a/h đến tính chất của vật liệu Phân loại: sai lệch điểm, sai lệch đường, sai lệch mặt Phân loại: sai lệch điểm, sai lệch đường, sai lệch mặt a) Sai lệch điểm a) Sai lệch đường – Lệch (Dislocation) - Có kích thước rất nhỏ theo 3 chiều không gian, gồm: nút trống, nguyên tử Có kích thước rất nhỏ theo 2 chiều và lớn theo chiều thứ 3: Lệch biên và lệch xoắ xen kẽ, tạp chất. n Lệch biên (edge dislocation): Chèn thêm nửa bản mặt vào một nửa của tinh thể lý t ưởng Nút trống - Véc tơ Burger: đóng kín vòng burger được vẽ trên mặt phẳng của trục lệch, khi ch uyển từ tinh thể không có lệch sang tinh thể có lệch   b t Xen kẽ Tạp chất Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 41 42 7
29/09/2021 1.3. Khuyết tật cấu trúc 1.3. Khuyết tật cấu trúc HUST – MSE HUST – MSE b) Sai lệch đường – Lệch (Dislocation) b) Sai lệch đường – Lệch Các đặc trưng hình thái của lệch: Lệch xoắn (screw dislocation): - Mật độ lệch : l lêch  cm     3   cm2  - Hai phần mạng tinh thể trượt tương đối với nhau một hằng số mạ V  cm  ng Trong đó: l chiều dài trục lệch, V thể tích khối xem xét - Các nguyên tử ở vùng giữa AD và BC sắp xếp có dạng đường xo - Phụ thuộc vào độ sạch và trạng thái gia công: ắn ốc + Đơn tinh thể siêu sạch:  < 10-3   + Sợi đơn tinh thể có đượng kính vài micromet: chỉ chứa vài lệch - Véc tơ Burger: b// t + Đơn tinh thể ở trạng thái ủ:  < 104 - 106 + Đa tinh thể ở trạng thái ủ:  < 108 + Kim loại sau biến dạng mạnh:  < 1011 – 1012 - Dịch chuyển lệch: theo các phương, các mặt thường là phương và mặt trượt - Ý nghĩa của lệch: + Lệch biên ảnh hưởng lớn đến biến dạng dẻo (dễ trượt, tăng bền) + Lệch xoắn giúp cho mầm phát triển nhanh khi kết tinh Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 43 44 1.3. Khuyết tật cấu trúc 1.3. Khuyết tật cấu trúc HUST – MSE HUST – MSE c) Sai lệch mặt: c) Sai lệch mặt: Đơn tinh thể và đa tinh thể Đa tinh thể: Đơn tinh thể: - Tập hợp nhiều đơn tinh thể (hạt tinh thể) liên kết - Khối vật liệu đồng nhất có cùng kiểu số mạng và hằng số với nhau bằng ranh giới gọi là biên hạt mạng, có phương không đổi trong toàn bộ thể tích của vật - Do sự định hướng ngẫu nhiên của mỗi hạt nên p liệu hương mạng giữa các hạt luôn lệch với nhau một - Bề mặt ngoài nhẵn, hình dáng xác định góc nào đó; - Các đơn tinh thể kim loại trong tự nhiên không tồn tại, cần - Tại vùng biên giới hạt mạng tinh thể bị xô lệch nuôi đơn tinh thể: Zôranxki và Flux - Đa tinh thể có tính đẳng hướng - Có tính dị hướng, theo các hướng khác nhau, mật độ xếp v à tính chất khác nhau - Sử dụng trong công nghiệp bán dẫn và kỹ thuật điện Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 45 46 1.3. Khuyết tật cấu trúc 1.3. Khuyết tật cấu trúc HUST – MSE HUST – MSE c) Sai lệch mặt: c) Sai lệch mặt: Đa tinh thể: - Biên giới hạt: vùng giữa các hạt đa tinh thể - Xác định độ hạt một pha + Xác định tiết diện ngang của các hạt - Biên giới pha: vùng giữa các pha giữa đa ti nh thể đa pha + Xác định đường kính trung bình của các hạt - Bề mặt tinh thể + So sánh với số hạt trên một đơn vị diện tích trên ảnh tổ chức với bản mẫu chuẩn x100 - Siêu hạt: trong mỗi hạt có phương mạng lệc h nhau góc nhỏ (< 1-20), gọi là biên giới siê u hạt Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 47 48 8
29/09/2021 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Điều kiện kết tinh Điều kiện kết tinh a) Cấu trúc ở trạng thái lỏng: Vô định hình b) Biến đổi năng lượng khi kết tinh: - Có trật tự gần, cân bằng động + T > T0: GL < GR - Cấu trúc gần trạng thái rắn + T < T0: GL > GR - Các đám nguyên tử là tâm mầm kết tinh + T = T0: quá trình kết tinh chưa xảy ra + T0: nhiệt độ kết tinh (đông đặc) c) Độ quá nguội: T = T – T0 Điều kiện kết tinh: T < 0, G < 0 Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 49 50 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Hai quá trình của sự kết tinh Hai quá trình của sự kết tinh • Mầm đồng thể (Homogeneous nucleation) a) Tạo mầm - Mầm là phần tử rắn có cấu trúc tinh thể, kích thước đủ lớn Gtotal - Sự thay đổi tổng năng lượng tự do phát triển lên thành hạt tinh thể r - Bán kính mầm - Mầm tự sinh: r > rth = 2/Gv G - Năng lượng tự do thể tích  - Năng lượng tự do bề mặt riêng - Mầm ký sinh: các hạt rắn trong chất lỏng, nhấp nhô thành • d(G)/dr = 0 khuôn đúc b) Phát triển mầm: nguyên tử chất lỏng bám trên bề mặt m ềm, đặc biệt ở bậc lệch xoắn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 51 52 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Sự hình thành hạt tinh thể Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đúc - Mỗi mầm phát triển tạo thành một hạt, hạt phát triển trước to hơn - Kích thước hạt (A) phụ thuộc vào tốc độ sinh mầm (n) và phát triển mầm (v) - Các hạt định hướng ngẫu nhiên, không đẳng hướng 3 v - Vùng biên hạt mạng tinh thể bị xô lệch (sai lệch mặt) A  1,1 .4   n - T < T1 (103 0C/s): T tăng n và v tăng  Kích thước hạt nhỏ - T1 < T < T2: T tăng, n tăng, v giảm  Vật liệu nano - T > T2: T tăng, n giảm, v tăng Vật liệu vô định hình Tăng tốc độ nguội làm nhỏ hạt (Đúc trong khuôn kim loại và khuôn cát) Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 53 54 9
29/09/2021 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại 1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại HUST – MSE HUST – MSE Các phương pháp tạo hạt nhỏ khi đúc Cấu tạo thỏi đúc Biến tính: Thêm vào kim loại lỏng lượng nhỏ chất biến tính làm nhỏ hạt, thay đổi a) Ba vùng tinh thể của thỏi đúc hình dạng hạt - Lớp vỏ ngoài hạt nhỏ mịn - Tạo mầm ngoại lai: kim loại có cùng kiể - Lớp tiếp theo, hạt tương đối lớn hình trụ vuông u mạng, hoặc gần giống nhau: FeSi (gan góc với thành khuôn g). Chất tạo oxit, nitrit: Al2O3, AlN khi đ - Vùng ở giữa các hạt lớn đẳng trục úc thép b) Khuyết tật thỏi đúc - Hấp thụ Na cho hợp kim nhôm đúc (silu - Rỗ co, lõm co do kim loại kết tinh co lại không min) được bù - Cầu hóa graphit: Mg, Ce, nguyên tố đất - Rỗ khí, do khí hòa tan không kịp thoát ra hiếm - Thiên tích, sự không đồng nhất về thành phần Tác động vật lý: rung siêu âm, đúc ly tâm và tổ chức do tích tụ tạp chất Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn Hanoi University of Science and Technology www.hust.edu.vn 55 56 10

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2431 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.