Vật liệu kim loại_mở đầu

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

Thêm vào BST

Báo xấu

215
lượt xem 84
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vật liệu học là khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc và tính chất của vật liệu, trên cơ sở đó đề ra các biện pháp công nghệ nhằm cải thiện tính chất và sử dụng thích hợp và ngày một tốt hơn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Vật liệu kim loại_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.