zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Kiến trúc - Xây dựng

Tiểu luận môn học Nhập môn ngành Công nghệ vật liệu: Composite gốm - vật liệu cho tương lai

Chia sẻ: Linh Van | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:41

Báo xấu

168
lượt xem 17
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tiểu luận thông tin về một vật liệu mới hoàn toàn mang những ưu điểm của nhiều loại vật liệu khác nhau, Composite gốm hoàn toàn là một vật liệu tiềm năng cho tương lai. Mời các bạn cùng tham khảo bài tiểu luận để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tiểu luận môn học Nhập môn ngành Công nghệ vật liệu: Composite gốm - vật liệu cho tương lai

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HUẾ  BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Đề tài tiểu luận : COMPOSITE GỐM VẬT LIỆU CHO TƯƠNG LAI SNTH : BÙI VĂN LINH LỚP : K43 GVHD : NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN [Type text] [Type text] [Type text]
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH Huế, 4/2020 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Trong đời sống con người, gốm sứ là một loại đồ dùng rất phổ biến ở mọi thời đại luôn luôn có mặt và đáp ứng được nhu cầu thẩm mỹ trong đời sống lẫn nhu cầu trong sinh hoạt đời thường, không những thế gốm sứ còn là vật liệu quan trong các nghành công nghiệp khác. Vì vậy, gốm sứ là một trong những vật liệu quan trọng trong đời sống con người. Hiện nay, gốm sứ rất phong phú và đa dạng nhiều mẫu mã và những sản phẩm làm từ gốm sứ được phục vụ trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau , để thỏa mãn những yêu cầu khắt khe của vật liệu tương lai , nhu cầu về một vật liệu nhẹ hơn cứng hơn , mỏng hơn , dày hơn , và linh hoạt hơn hoặc cứng nhắc, cũng như chịu được nhiệt và chống mài mòn vì vậy các nhà khoa học đã cải tiến gốm cho ra đời nhiều loại gốm sứ phục vụ cho nhiều lĩnh vực khác nhau .Đặc biệt trong những năm gần đây, Việt Nam đang là một trong những nước dẫn đầu về đầu tư cho cơ sở hạ tầng, đạt khoảng 5,7% GDP, cao nhất trong khu vực Đông Nam Á và đứng thứ hai tại châu Á sau Trung 2BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH Quốc. Hàng loạt các công trình hạ tầng được khởi công xây dựng và hoàn thiện, hệ thống giao thông được mở rộng, các cảng biển, hàng không được nâng cấp tạo thuận lợi cho giao thông, vận tải nguyên, nhiên liệu sản xuất cũng như các loại sản phẩm vật liệu xây dựng. Vì vậy, đề tài tiểu luận COMPOSITE GỐM VẬT LIỆU CHO TƯƠNG LAI nhằm vào trình bày cho chúng ta thấy một vật liệu mới hoàn toàn mang những ưu điểm của nhiều loại vật liệu khác nhau,composite gốm hoàn toàn là một vật liệu tiềm năng cho tương lai. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE 1. Khái niệm Vật liệu composite là vật liệu được tổ hợp từ hai hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau. Vật liệu mới được tạo thành có tính chất ưu việt hơn nhiều so với từng loại vật liệu thành phần riêng rẽ. Về mặt cấu tạo, vật liệu composite bao gồm một hay nhiều pha gián đoạn phân bố đều trên một pha nền liên tục. Nếu vật liệu có nhiều pha gián 3BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH đoạn ta gọi là composite hỗn tạp. Pha gián đoạn thường có tính chất trội hơn pha liên tục. Pha liên tục gọi là nền (matrice). Pha gián đoạn gọi là cốt hay vật liệu gia cường (reenforce) 4BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 1.1. Cơ tính của vật liệu composite phụ thuộc vào những đặc tính sau đây: Cơ tính của các vật liệu thành phần. Các vật liệu thành phần có cơ tính tốt thì vật liệu composite cũng có cơ tính tốt và tốt hơn tính chất của từng vật liệu thành phần. Luật phân bố hình học của vật liệu cốt. Khi vật liệu liệu cốt phân bố không đồng đều, vật liệu composite bị phá huỷ trước hết ở những nơi kít vật liệu cốt. Với composite cốt sợi, phương của sợi quyết định tính dị hướng của vật liệu, có thể điều chỉnh được tính dị hướng này theo ý muốn để chế tạo được vật liệu cũng như phương án công nghệ phù hợp với yêu cầu. Tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần. Vật liệu cốt và nền phải liên kết chặt chẽ với nhau mới có khả năng tăng cường và bổ sung tính chất cho nhau. Ví dụ: liên kết giữa cốt thép và xi măng trong bê tông. 5BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 2 . Phân loại 2.1. Phân loại theo hình dạng: Gồm: Composite sợi, composite vảy, composite hạt, composite điền đầy, Composite phiến. 2.2. Phân loại theo bản chất và vật liệu thành phần: Composite nền hữu cơ: nền là nhựa hữu cơ, cốt thường là sợi hữu cơ hoặc sợi khoáng hoặc sợi kim loại. Composite nền kim loại: nền là các kim loại như titan, nhôm, đồng, cốt thường là sợi kim loại hoặc sợi khoáng như B, C, SiC Composite nền gốm: nền là các loại vật liệu gốm, cốt có thể là sợi hoặc hạt kim loại hoặc cũng có thể là hạt gốm. 6BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 7BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 2. Vật liệu và thành phần của composite 3.1. Vật liệu nền: a) Nhựa phênolformaldehyt b) Nhựa êpoxy c) Nhựa polyeste d) Các loại nhựa khác 3.2. Vật liệu gia cường: a) Cốt dạng sợi: Hình 2 trình bày một số cấu trúc đơn giản nhất của composite 1D, 3D và 2D: Hình 2. Một số cấu trúc phổ biến của composite cốt sợi 8BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH Bảng 1 cho thấy các hằng số đàn hồi của composite tương ứng với sơ đồ cốt trên hình 2 (nền epoxy cốt sợi thuỷ tinh): Bảng 1. Mô đun đàn hồi của composite polyme epoxythủy tinh với cấu trúc khác nhau. Từ bảng 1 chúng ta nhận xét là với composite epoxythuỷ tinh đang xét, việc thay đổi cấu trúc cốt làm thay đổi đáng kể mođun đàn hồi và hệ số poát xông của composite, nhưng ít làm ảnh hưởng tới môđun trượt. Điều này cũng có nghĩa là khi kết cấu làm việc trong các trường hợp chịu ứng suấtbiến dạng trượt, với vật liệu epoxy thuỷ tinh đang xét, chúng ta có thể thay thế các vật liệu 3D bằng các vật liệu 1D, 2D đơn giản và rẻ hơn nhiều lần. b) Cốt dạng vải 9BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH c) Cốt dạng hạt 3.3. Vùng trung gian trong composite: Vùng trung gian là vùng tiếp xúc giữa cốt và nền và nó thường là yếu tố có tính quyết định đến các tính chất cơ học và các thuộc tính khác nữa của composite. Vùng trung gian chính là nơi chuyển tải trọng từ nền sang cốt nên tác động đầu tiên của nó chính là tác động đến độ bền. Có nhiều yếu tố tác động đến thành phần và thể tích của vùng chuyển tiếp Đầu tiên, là tính thấm ướt, tức là pha nền ở trạng thái lỏng phải dễ dàng thấm ướt pha gia cường trước khi đóng rắn. Nhưng thực tế không phải lúc nào cũng có liên kếte nền cốt lý tưởng do bản chất hoá lý của các vật liệu rất khác nhau. Trong trường hợp này, cần phải thêm chất thấm ướt để cải thiện khả năng thấm ướt cốt nền. 3.4. Các chất phụ gia: Chất phụ gia là những vật liệu liệu nhằm cải thiện một số tính chất của composite như: Tính dẫn điện, dẫn nhiệt: thường dùng bột, sợi hoặc vảy kim loại như Fe, CU, Al,… hoặc bi tráng kim loại. Bôi trơn khi dỡ khuôn. Tạo màu. Chống co ngót. 10BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 11BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 3. Composite nền nhựa Các loại nhựa như êpoxy, phênolformaldehyt, polyeste… đều có tính thấm ướt tốt đối với vật liệu gia cường dạng hữu cơ, bởi vậy công đoạn trộn nhựa với cốt rất thuận lợi và đơn giản. Riêng đối với cốt là vật liệu vô cơ, ví dụ như các loại sợi gốm, có tính thấm ướt rất kém nên trước khi trộn phải có công đoạn bọc hoặc thấm lên trên cốt. Đối với dạng vải, có nhiều cách để chế tạo bán thành phẩm. Ví dụ : Nhúng tấm vải vào thùng nhựa rồi xếp thành từng lớp và tiến hành ép, hoặc trải từng lớp vải vào lòng khuôn rồi phun hoặc quét nhựa, lại trải vải, lại quét nhựa… Lặp lại quy trình như vậy cho đến khi đạt chiều dày yêu cầu. 12BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 4. Composite nền kim loại Trong vật liệu composite nền kim loại, thường dùng nhiều trong kỹ thuật là vật liệu tổ hợp nền kim loại màu do những tính chất ưu việt mà các kim loại đen không có được, ví dụ như nhẹ, bền ở nhiệt độ cao, chịu mài mòn tốt… nhưng công nghệ chế tạo lại đơn giản hơn. Một số loại composite nền kim loại có thể kể đến như sau: Composite nền nhôm cốt hạt. Composite nền nhôm cốt sợi. Composite nền đồng hạt thép. 5. Composite nền gốm Vật liệu composite nền gốm (ceramic matrix composite, CMC) đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi nhằm khắc phục những nhược điểm của vật liệu gốm nguyên khối, đó là tính dòn cố hữu và khả năng ứng dụng hạn chế của vật liệu gốm nguyên khối. Vật liệu composite nền gốm thường dùng để chế tạo các chi tiết làm việc trong môi trường rất khắc nghiệt như: động cơ tên lửa và động cơ phản lực, động cơ khí trong nhà máy năng lượng, vỏ cách nhiệt của tàu không gian, lớp lót đầu tiên của buồng phản ứng nấu chảy, phanh máy bay, lò nhiệt luyện… đây là môi trường làm việc 13BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH có nhiệt độ rất cao nhưng rất khó làm nguội bằng chất lỏng thông thường. Mặt khác, khi thay thế các siêu hợp hợp kim bằng vật liệu gốm composite còn tiết kiện được khá nhiều khối lượng, điều vô cùng quan trọng đối với ngành hàng không vũ trụ. Trong composite nền gốm, vật liệu cốt có thể là cốt dạng không liên tục kiểu hạt, sợi ngắn hoặc lát vụn. Cũng có thể dùng cốt liên tục dạng sợi. Trong trường hợp cốt gián đoạn, việc tăng độ bền và độ dai va đập chỉ có thể tăng đến một giới hạn nào đó nhưng vẫn đủ để sử dụng. Một ví dụ composite nền gốm sợi vụn dùng trong lĩnh vực dụng cụ cắt là composite SiC/Si3N4, trong đó SiC là pha gia cường, còn Si3N4 đóng vai trò vật liệu nền. 14BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH CHƯƠNG 2 COMPOSITE GỐM (Việc đưa các cốt sợi như sợi kim loại để chế tạo composite góp phần làm hạn chế tính giòn của gốm. Hiện nay phát triển rất mạnh xu thế vật liệu composite nền gốm trên cơ sở cốt sợi kim loại và các oxit kim loại, sợi gốm, sợi cacbon) I. Giới thiệu: Với định nghĩa nêu ở CHƯƠNG 1, chúng ta có thể coi gốm sứ là vật liệu composite. Khác với các loại vật liệu khác, trong vật liệu composite phải có tác dụng tương hỗ giữa các cấu từ thành phần. Từ vật liều thành phần (pha) A và B tạo ra được vật liệu C có tính chất tốt hơn các vật liệu A, B riêng biệt hay hỗn hợp của chúng. Vật liệu composite gốm gồm pha rắn phân tán có thể tích Vs, pha nền có thể tích Vm và pha khí phân tán (lỗ xốp) có thể tích Vg. Composite gốm được chia thành các hệ sau: Hệ hai pha, gồm “pha tinh thể ceramic” + “pha khí” (lỗ xốp). Số lượng lỗ xốp, độ xốp, hình dạng lỗ xốp, kích thước hạt tinh thể, mức độ kết khối trong vùng tiếp xúc giữa các hạt đều ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của vật liệu. 15BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH Hệ gồm “pha tinh thể ceramic” + “pha thủy tinh” + “pha khí” (lỗ xốp) đặc trưng cho các loại gốm truyền thống. Tính chất cơ học của vật liệu chịu ảnh hưởng của hình dạng các hạt tinh thể (hạt có cạnh sắc làm tăng cường độ của hệ nhưng lại tạo điều kiện cho các vi nứt phát triển). Các hạt phân bố ngẫu nhiên trong pha nền liên kết chúng lại với nhau. Dưới kinh hiển vi quang học, có thể nhìn thấy rõ tổ hợp hạt do các hạt liên kết lại với nhau (có đường kính đến 300μm hay hơn nữa đối với vật liệu sành dạng đá) hoặc có thể nhìn thấy các hạt định hướng theo một hướng nào đó làm cho vật liệu có tính bất đẳng hướng. Hệ gồm “pha tinh thể ceramic” + “pha tinh thể ceramic”, yêu cầu tính chất của hai pha tinh thể ceramic trên không quá khác nhau. Trong trường hợp này, cả hai pha tinh thể đều quyết định tính chất của composite. Một trong hai “pha tinh thể ceramic” trên ở dạng phân tán, có thể là whisker. Đó là những râu đơn tinh thể có độ bền rất cao, đường kính khoảng 1μm và chiueefu dài 34mm. Râu đơn tỉnh thể có tính chất tốt hơn rất nhiều so với các dạng khác. Ví dụ whisker Al2O3 có đường kính 511μm (khối lượng riêng 4 g/cm3, độ bền kéo 15Gpa, bền nhiệt độ đến 1200ºC), hay whisker SiC (khối lượng riêng 3,2g/cm3, độ bền kéo 21 GPa, 16BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH bền nhiệt độ đến 1600°C). Whisker làm tăng độ bền của vật liệu lên rất nhiều. Hệ gốm “pha tinh thể ceramic” + “pha kim loại” (cermet). Tùy theo tỷ lệ giữa hai cấu tử, nếu “pha kim loại” chiếm phần lớn thì composite thể hiện tính kim loại (có tính dẻo, độ bền va đập), ngược lại nếu “pha tinh thể ceramic” chiếm phần lớn thì composite dòn, tuy nhiên các tính chất ở nhiệt độ cao lại được bảo đảm. 1. Các loại composite gốm Gạch nung: ceramic (gạch ceramic,….) Sứ, sành dạng đá: ceramic – thủy tinh (gốm thủy tinh,….) 2. Gạch ceramic Gạch Ceramic được sử dụng phổ biến và thông dụng trên thị trường hiện nay. Đây là loại gạch ốp lát có đặc tính nổi trội về độ dày và độ cứng của gạch, dễ thi công. 17BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 18BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 2.1. Gạch Ceramic là gì? Gạch Ceramic là gạch không đồng chất bao gồm: phần xương gạch và lớp men mỏng tráng phủ bề mặt được in những họa tiết, hoa văn, màu sắc khác nhau. Cấu trúc chất liệu chính sản xuất phần xương gạch gồm 70% đất sét và 30 phần trăm là tràng thạch, penphat. Trên quy trình sản suất gạch Ceramic trải qua 4 bước: – Phần làm xương: Các nguyên liệu được nghiền mịn, tạo hình và ép sấy khô. Khi ép phải ép bằng máy ép có áp lực cao và sử dụng công nghệ nung hiện đại để đảm bảo chất lượng của viên gạch sau khi ra lò. – Phần tráng men: Gạch được tráng một lớp men mỏng trên bề mặt. – In lụa: Bề mặt được in nhiều họa tiết hoa văn màu sắc trang trí khác nhau. – Nung gạch: Sau khi trải qua các bước trên gạch được đưa vào lò nung, nung với nhiệt độ từ 1100 độ đến 1180 độ C trong thời gian tối đa là 45 phút. 19BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU
GVHD: NGUYỄN ĐỨC VŨ QUYÊN SVTH: BÙI VĂN LINH 2.2. Đặc điểm của gạch Ceramic: Gạch men đa dạng mẫu mã đáp ứng được yêu cầu thẩm mỹ cho mọi không gian, kiến trúc nhà ở. Đây là một trong những ưu điểm nổi bật của gạch Ceramic giúp cho người tiêu dùng có thể dễ dàng lựa chọn được mẫu gạch phù hợp nhất với không gian kiến trúc của gia đình mình bởi mỗi không gian có những đòi hỏi chọn lựa gạch ốp lát khác nhau. 20BÁO CÁO ĐỀ TÀI MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.01: Bộ Luận Văn Thạc Sĩ Quản Trị Kinh Doanh MBA

165 tài liệu

2070 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.