Vật liệu học_mở đầu

Chia sẻ: L Le Dinh Minh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

423
lượt xem 153
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'vật liệu học_mở đầu', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vật liệu học_mở đầu

Më ®Çu a) Môc ®Ých nghiªn cøu cña m«n häc • VËt liÖu häc lµ khoa häc nghiªn cøu mèi quan hÖ gi÷a cÊu tróc vµ tÝnh chÊt cña vËt liÖu, trªn c¬ së ®ã ®Ò ra c¸c biÖn ph¸p c«ng nghÖ nh»m c¶i thiÖn tÝnh chÊt vµ sö dông thÝch hîp vµ ngµy mét tèt h¬n. b) §èi t−îng nghiªn cøu - VËt liÖu • VËt liÖu ë ®©y chØ dïng ®Ó chØ nh÷ng vËt r¾n mµ con ng−êi sö dông ®Ó chÕ t¹o dông cô, m¸y mãc, thiÕt bÞ, x©y dùng c«ng tr×nh vµ ngay c¶ ®Ó thay thÕ c¸c bé phËn c¬ thÓ hoÆc thÓ hiÖn ý ®å nghÖ thuËt. • Nh− vËy tÊt c¶ c¸c chÊt láng, khÝ cho dï rÊt quan träng song còng kh«ng ph¶i lµ ®èib t−îng nghiªn cøu cña m«n häc. c) Bèn nhãm vËt liÖu chÝnh (h×nh 0.1): Kim lo¹i H×nh 0.1. S¬ ®å minh ho¹ c¸c 1 nhãm vËt liÖu chÝnh vµ quan hÑ gi÷a chóng 4 Compoz 2 1. b¸n dÉn 2. siªu dÉn 3. silicon 3 4. polyme dÉn ®iÖn polym cerami VËt liÖu kim lo¹i: chñ yÕu lµ hîp kim= h2 KL+ ¸kim hoÆc KL kh¸c - dÉn nhiÖt, dÉn ®iÖn cao, cã ¸nh kim, ph¶n x¹ ¸nh s¸ng, kh«ng cho ¸nh s¸ng th−êng ®i qua, dÎo, dÔ biÕn d¹ng (c¸n, kÐo, rÌn, Ðp) → tÝnh c«ng nghÖ tèt - cã ®é bÒn c¬ häc, nh−ng kÐm bÒn hãa häc, trõ Al, c¸c kim lo¹i th«ng dông kh¸c nh−: Fe, Cu, ... ®Òu kh¸ nÆng, nhiÖt ®é ch¶y biÕn ®æi trong ph¹m vi tõ thÊp ®Õn cao nªn ®¸p øng ®−îc yªu cÇu ®a d¹ng cña kü thuËt. Ceramic (vËt liÖu v« c¬) : Lµ hîp chÊt gi÷a KL, silic víi ¸ kim («xit, nitrit, cacbit), bao gåm c¸c lo¹i: gèm vµ VLCL, thñy tinh & gèm thuû tinh, xim¨ng & bªt«ng. - cøng, gißn, bÒn ë nhiÖt ®é cao, bÒn hãa häc - dÉn nhiÖt vµ dÉn ®iÖn rÊt kÐm (c¸ch nhiÖt vµ c¸ch ®iÖn) Polyme (vËt liÖu h÷u c¬): Cã nguån gèc h÷u c¬, thµnh phÇn hãa häc chñ yÕu lµ C, H vµ c¸c ¸ kim, cã cÊu tróc ph©n tö lín. - nhÑ, dÉn nhiÖt, dÉn ®iÖn kÐm - nãi chung dÔ uèn dÎo, ®Æc biÖt khi n©ng cao nhiÖt ®é nªn bÒn nhiÖt thÊp - bÒn v÷ng hãa häc ë nhiÖt ®é th−êng vµ trong khÝ quyÓn. Compozit: lµ sù kÕt hîp cña hai hay c¶ ba lo¹i vËt liÖu kÓ trªn, mang hÇu nh− c¸c ®Æc tÝnh tèt cña c¸c vËt liÖu thµnh phÇn. VÝ dô bªt«ng cèt thÐp (v« c¬ - kim lo¹i) võa chÞu kÐo tèt (nh− thÐp) l¹i chÞu nÐn cao (nh− bªt«ng).
HiÖn dïng phæ biÕn c¸c compozit hÖ kÐp: kim lo¹i - polyme, kim lo¹i - ceramic, polyme - ceramic víi nh÷ng tÝnh chÊt míi l¹, rÊt hÊp dÉn. Ngoµi bèn lo¹i trªn - b¸n dÉn, siªu dÉn nhiÖt ®é thÊp, siªu dÉn nhiÖt ®é cao, chóng n»m trung gian gi÷a kim lo¹i vµ ceramic (trong ®ã hai nhãm ®Çu gÇn víi kim lo¹i h¬n, nhãm sau cïng gÇn víi ceramic h¬n). - silicon n»m trung gian gi÷a vËt liÖu v« c¬ víi h÷u c¬, song gÇn víi vËt liÖu h÷u c¬ h¬n. d) Vai trß cña vËt liÖu LÞch sö ph¸t triÓn cña vËt liÖu g¾n liÒn víi lÞch sö ph¸t triÓn loµi ng−êi Sö dông c¸c vËt liÖu cã s½n trong tù nhiªn → ®å ®¸ ChÕ t¹o, sö dông vËt liÖu theo kinh nghiÖm, KL ph¸t triÓn → m¸y mãc → t− b¶n ng−êi ViÖt luyÖn thÐp 3000 n¨m TCN, La m· cæ ®¹i t«i thÐp tõ TK 10-15 TCN Cét thÐp New Dehli, 6,5 tÊn kho¶ng TK 5 SCN, kh«ng gØ? LuyÖn thÐp ë quy m« CN → TK 19 t¹o ra th¸p Eiffel cao 320m, nÆng 7341 tÊn Bª t«ng cèt thÐp, n¨m 1875 (Hoa kú), gèm ViÖt nam Trung hoa rÊt l©u ®êi Sö dông vi tÝnh → m¸y tÝnh → c«ng nghÖ cao víi nÒn kinh tÕ tri thøc →? o BÊt kú mét s¸ng t¹o nµo cña con ng−êi còng ®Òu ph¶i sö dông vËt liÖu, ®Òu ph¶i khai th¸c c¸c ®Æc tÝnh kh¸c nhau cña vËt liÖu C¬ khÝ (vËt liÖu kim lo¹i) → m¸y tÝnh c¬ häc (vµi chôc phÐp tÝnh/phót) §Ìn ®iÖn tö → m¸y tÝnh ®iÖn tö MИHCK22 (vµi tr¨m phÐp tÝnh/phót) B¸n dÉn (vi xö lý) (90-130)MHz → 200MHz (P) → (330-400)MHz (PII) → (400- 700)MHz (PIII), PIV → 1GHz,.. ? M¸y hót bôi: gç (hép) → kim lo¹i (trô) → polyme (cÇu) c«ng suÊt gÊp 10, kÝch th−íc 1/3 o Xu h−íng ph¸t triÓn cña vËt liÖu ¤t« (Mü) 1978: thÐp (60)%, polyme (10-20)%, HK Al (3-5)%, VL kh¸c cßn l¹i 1993: thÐp (50-60)%, polyme (10-20)%, HK Al (5-10)%, VL kh¸c cßn l¹i Polyme, compozit xu h−íng t¨ng, kim lo¹i → gi¶m nh−ng vÉn quan träng nhÊt Au Cu br«ng kim lo¹i . hîp kim kim lo¹i Fe gang v« ®Þnh h×nh chñ yÕu polyme thÐp thÐp . HK Al-Li vÒ chÊt . thÐp ®èi ngÉu l−îng, elastome hîp kim . HK vi l−îng CN hîp kim . siªu HK míi keo nhÑ polyme caosu siªu compoZit hîp kim polyme elastome ®¸ Ti, Zr,… chÞu nhiÖt ®å gèm bakªlit polyme compozit thuû tinh nylon m« ®un cao comp. xi m¨ng PE polyeste comp.nÒn cer. ceramic nÒn KL VL chÞu löa PC PS PP ceramic thuû tinh xi m¨ng ceramic ®é dai cao poclan HK cøng (Al2O3-Si3N4, PSZ,… 10000 5000 0 1800 1900 1960 1980 1990 2000 2010 2020 TCN TCN H×nh 1.1. Ph©n bè vËt liÖu
e) Néi dung m«n häc gåm bèn phÇn chÝnh: - CÊu tróc vµ c¬ tÝnh: quan hÖ gi÷a cÊu tróc vµ c¬ tÝnh cã nhÊn m¹nh h¬n cho kim lo¹i gåm cÊu tróc tinh thÓ, t¹o pha, tæ chøc, biÕn d¹ng, ph¸ hñy. - Hîp kim vµ biÕn ®æi tæ chøc: cÊu tróc cña hîp kim, chuyÓn pha → nhiÖt luyÖn. - VËt liÖu kim lo¹i: tæ chøc, thµnh phÇn hãa häc, c¬ tÝnh, nhiÖt luyÖn vµ c«ng dông - VËt liÖu phi kim lo¹i: cÊu tróc, thµnh phÇn, c¬ tÝnh, t¹o h×nh vµ c«ng dông Lùa chän & Sö dông hîp lý vËt liÖu: ®¶m b¶o c¸c chØ tiªu c¬, lý, ho¸ tÝnh, tÝnh c«ng nghÖ ®ång thêi rÎ, nhÑ vµ b¶o vÖ m«i tr−êng → CMS (Cambridge Materials Selector). Quan hÖ tæ chøc - tÝnh chÊt hay sù phô thuéc cña tÝnh chÊt cña vËt liÖu vµo cÊu tróc lµ néi dung c¬ b¶n cña toµn bé m«n häc. Tæ chøc hay cÊu tróc lµ sù s¾p xÕp cña c¸c thµnh phÇn bªn trong bao gåm tæ chøc vÜ m« vµ vi m« cña vËt liÖu. Tæ chøc vÜ m« cßn gäi lµ tæ chøc th« ®¹i (macrostructure) lµ h×nh th¸i s¾p xÕp cña c¸c phÇn tö lín, quan s¸t ®−îc b»ng m¾t th−êng (0,3mm) hoÆc b»ng kÝnh lóp (0,01mm). Tæ chøc vi m« lµ h×nh th¸i s¾p xÕp cña c¸c phÇn tö nhá, kh«ng quan s¸t ®−îc b»ng m¾t hay lóp. Bao gåm 2 lo¹i: - Tæ chøc tÕ vi (microstructure) lµ h×nh th¸i s¾p xÕp cña c¸c nhãm nguyªn tö hay ph©n tö (pha) víi kÝch th−íc cì micromet hay ë cì c¸c h¹t tinh thÓ (mm) víi sù gióp ®ì cña kÝnh hiÓn vi quang häc (0,15µm) hay kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö (10nm). - CÊu t¹o tinh thÓ lµ h×nh th¸i s¾p xÕp vµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c nguyªn tö trong kh«ng gian, c¸c d¹ng khuyÕt tËt cña m¹ng tinh thÓ →tia X vµ ph−¬ng tiÖn kh¸c. TÝnh chÊt bao gåm: c¬ tÝnh, vËt lý tÝnh, hãa tÝnh, tÝnh c«ng nghÖ & sö dông. f) C¸c tiªu chuÈn vËt liÖu - Tiªu chuÈn ViÖt Nam - TCVN - Tiªu chuÈn Nga ΓOCT - C¸c tiªu chuÈn Hoa Kú: ASTM (American Society for Testing and Materials), AISI (American Iron and Steel Institute), SAE (Society of Automotive Engineers), AA (Aluminum Association), CDA (Copper Development Association), UNS (Unified Numbering System) ....... - Tiªu chuÈn NhËt B¶n JIS - Tiªu chuÈn Ch©u ¢u EN - §øc DIN, Ph¸p NF, Anh BS còng lµ c¸c tiªu chuÈn quan träng cÇn biÕt.