Vật liệu đại học giao thông

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

Thêm vào BST

Báo xấu

76
lượt xem 9
download

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:

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

Lưu

Nội dung Text: Vật liệu đại học giao thông

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
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
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
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