Xem mẫu
- MSE2228 (2-0-1-4) - Vật liệu học
GV: Nguyễn Thị Vân Thanh
Bộ môn: C5-301A
email: thanh.nguyenthivan@hust.edu.vn
om
Bài giảng: share qua gmail
.c
Khối lượng: 30 (lý thuyết) + 15 (6 bài thí nghiệm)
ng
Đánh giá kết quả: (đề cương môn học)
co
Điểm quá trình (0.4) = Thi giữa kỳ + KT+ điểm chuyên cần
an
Điểm cuối kỳ (0.6)
th
Điều kiện thi cuối kỳ: hoàn thành tất cả các bài thí nghiệm
ng
Nội dung: sv xem đề cương môn học
o
du
Tài liệu môn học:
u
1 Nghiêm Hùng. Vật liệu học cơ sở, NXB Khoa họa kỹ thuật, Hà nội 2002
cu
2 Lê Công Dưỡng (chủ biên). Vật liệu học, NXB Khoa họa kỹ thuật, Hà nội 2000;
3 Bài giảng : Phùng Thị Tố Hằng, Nguyễn Văn Đức; Vật liệu kim loại, 2011
Sách tham khảo:
4 William D. Callister, Jr., Materials Science and Engineering; , John Wiley & Sons, Inc.
USA, 2007
1
5 Armazov. Vật liệu học. NXB Giáo dục 2000;
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Mở đầu
Vật rắn, sử dụng để chế tạo các dụng cụ, máy móc, thiết bị, xây dựng
các công trình…….
om
Vật liệu là gì?
.c
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
2
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Mở đầu
GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU
4 nhóm vật liệu chính: Fe, Al, Cu, Zn, Ti Dẫn điện, nhiệt tốt
Nặng, Bền cơ học
om
- Vật liệu kim loại …và Hợp kim
Kém bền hóa học
.c
- Ceramic Kim
ng
loại
- Polymer
co
Dẫn điện, nhiệt rất kém
- Composite Dẫn điện, nhiệt kém 1
Nặng, Cứng, giòn
Dẻo, nhẹ
an
Kém bền nhiệt Bền nhiệt
th
Bền hóa học @RT
ng 4 Composite 2 Bền hóa học
o
du
4 nhóm vật liệu trung gian Polymer 3 Ceramic
u
1- VL bán dẫn
cu
VL hữu cơ, VL vô cơ, h/c KL,
2- VL siêu dẫn
TPHH chính C, silic với á kim: ôxit,
3- VL silicone H, các á kim, có nitrit, cacbit (đất,
cấu trúc cao đá, ximăng, thủy
4- VL polymer dẫn điện phân tử. tinh…) 3
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Mở đầu
- Độ bền/khối lượng riêng?
- Tạo hình?
- Tính an toàn?
Tính sử dụng - Giá cả?
om
Kỹ thuật vật liệu
.c
Gia công, chế tạo vật liệu có tính
Tổ chức
ng
chất vật liệu theo yêu cầu sử dụng
/cấu trúc
co
Gia công/
an
chế tạo
th
ng
Tính chất
o
- Thép, Hk Al?
du
- Ntố hợp kim, lượng? - Độ bền?
Độ dẻo? - Tạo ra loại thép có độ
- Độ hạt? -
u
dai va đập cao, có tính
cu
- Pha? Kth pha? - Độ dai?
- Độ cứng? tạo hình tốt bằng cách
Khoa học vật liệu nào?
- Tạo hình khí động học
Nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu cho xe như thế nào?
trúc và tính chất vật liệu
4
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Mở đầu
Ví dụ: Sự phụ thuộc của tính chất vào tổ chức của vật liệu
Dẻo, dễ biến dạng, Cứng, giòn, khó biến dạng,
om
dễ bị ăn mòn dễ bị ăn mòn
.c
Thép C
ng
thông thường
Gang
co
xám
an
th
o ng
du
Giảm %C,
u
Dẻo, dễ biến dạng, khả
cu
thêm %Cr
%Ni năng bền ăn mòn tốt
Thép không gỉ
5
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Nội dung môn học Vật liệu học – sv cơ khí
Chế tạo, xử lý ↔ Tổ chức, cấu trúc ↔ Tính chất ↔ Sử dụng
Tổ chức, - Cấu trúc tinh thể
om
Chương 1: Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại
Cấu trúc - Tổ chức tế vi
.c
Chương 2: Cơ tính của vật liệu kim loại Tính chất:
ng
Chương 3: Hợp kim và giản đồ pha - Cơ tính
co
- Công nghệ và tính sử dụng
an
th
ng
Chương 4: Nhiệt luyện thép Chế tạo, xử lý: Các phương pháp xử lý
o
để đạt được cơ tính mong muốn
du
u
cu
Chương 5: Vật liệu kỹ thuật
Hợp kim trên cơ sở sắt (thép, gang) Ứng dụng của các vật
liệu điển hình
Kim loại và hợp kim phi sắt (nhôm, đồng)
6
Vật liệu phi kim (polymer)
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chương 1
Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại
om
.c
ng
1.1. Cấu tạo nguyên tử. Liên kết kim loại
co
1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại
an
th
1.3. Khuyết tật cấu trúc ng
1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại
o
du
u
cu
7
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.1 Cấu tạo nguyên tử
Cấu tạo nguyên tử: Nguyên tử = Hạt nhân (p+n) + điện tử (Ze-)
om
.c
ng
co
an
th
ng
K L M N
Số lượng tử chính: n = 1,2, 3…(K, L, M,…) 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s2
2 2 6 2 6 6
o
du
Số lượng tử phương vị: l =0, 1, 2, 3,.., n-1 (s, p, d, f, …)
u
Số lượng tử từ: ml = 0, ±1, ±2, …. ±l
cu
Số lượng tử spin: ms = ± 1/2
Điện tử hóa trị: Những electron ngoài cùng chưa ghép đôi, tham gia vào tính chất
hóa, lý của nguyên tố.
Nguyên tử: cấu hình ổn định, cấu hình có số điện tử hóa trị bằng 0 8
(cho hoặc nhận thêm e-)
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Liên kết kim loại
VD: Cu (Z=29) • Liên kết là lực tĩnh điện giữa
mạng tinh thể của ion dương và
om
các e tự do bao quanh
.c
• Liên kết chính trong vật liệu KL
ng
co
• Tính kim loại :
an
+ Ánh kim
th + Dẫn điện, dẫn nhiệt
o ng
+ Tính dẻo cao
du
u
cu
9
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật rắn tinh thể
Chất khí: các nguyên tử, phân tử chuyển động hỗn loạn
om
.c
ng
co
an
Chất rắn tinh thể: các nguyên tử có vị trí hoàn toàn xác định (có trật
tự gần và trật tự xa)
th
o ng
• Trật tự gần: TT duy
du
trì trong khoảng
u
cách vài nguyên tử
cu
• Trật tự xa: TT duy
trì trong khoảng
cách rất lớn
10
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Sự sắp xếp các nguyên tử trong vật rắn tinh thể
Chất rắn không có cấu trúc tinh thể
om
Chất rắn vô định hình: cấu trúc giống chất
lỏng trước khi đông đặc
.c
ng
co
an
Có trật tự gần,
th
Không có trật tự xa ng
o
du
u
cu
VD: Thủy tinh thường ,SiO2
11
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chương 1
Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại
om
1.1. Cấu tạo nguyên tử. Liên kết kim loại
.c
1.2. Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại
ng
co
1.2.1. Khái niệm mạng tinh thể
an
1.2.2. Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại
th
Mạng lập phương tâm mặt
o ng
Mạng lập phương tâm khối
du
Mạng sáu phương xếp chặt
u
cu
1.3. Khuyết tật cấu trúc
1.4. Sự hình thành tổ chức vật liệu kim loại
12
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2 Cấu trúc tinh thể của vật liệu kim loại
1.2.1 Khái niệm mạng tinh thể
Quả cầu rắn (Nguyên tử, ion,…)
om
.c
Đường thẳng tưởng tượng
ng
co
an
Mạng tinh thể
th
ng
Ô cơ sở:
o
du
Là hình không gian thể tích nhỏ nhất nhỏ nhất
u
đặc trưng cho tính đối xứng của mạng tinh thể
cu
Tịnh tiến ô cơ sở theo ba chiều không gian sẽ
xây dựng được toàn bộ mạng tinh thể
13
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Ô cơ sở và cách biểu diễn
c
a , b , c : véc-tơ đơn vị
, , : góc tạo bởi các véc tơ đơn vị
b
om
a, b, c : hằng số mạng
.c
Ô cơ sở xác định ↔ a , b , c xác định a
ng
Mỗi chất rắn có 1 kiểu mạng tinh
co
thể xác định → ô cơ sở xác định
an
th
07 hệ tinh thể khác nhau phụ thuộc vào mối quan hệ giữa cạnh và góc
ng
Ba nghiêng (tam tà) abc
o
Một nghiêng (đơn tà) abc ==900
du
Trực thoi abc ===900
u
==900
cu
Ba phương (mặt thoi) a=b=c
Sáu phương (lục giác) a=b c ==900, =1200
Chính phương (bốn phương) a=b c ===900
Lập phương a=b=c ===900
14
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chỉ số phương mạng, mặt nguyên tử
Nút mạng [x,y,z]: biểu thị toạ độ của các nguyên tử
VD: A [1,0,1]
B [1,1,1]
om
z
C [0,1,1]
.c
D C
Chỉ số Miller của phương mạng [uvw]:
ng
B
Phương: đường thẳng đi qua hai nút
co
A
mạng bất kỳ có hướng M
an
Hai phương // có cùng chỉ số (vì sắp
th
xếp nguyên tử giống nhau) O
ng
H
VD: OB [111] y
o
du
OE [210] F
E K
u
cu
MK [22-1] x
Quy tắc: + Qua gốc tọa độ kẻ véc-tơ OM song song với phương cần xác định
+ Xác định chỉ số Miller của M[[x,y,z]]
𝑢 𝑣 𝑤
+ Quy đồng mẫu số chung nhỏ nhất: x= ;y= ;z=
𝑀𝑆𝐶𝑁𝑁 𝑀𝑆𝐶𝑁𝑁 𝑀𝑆𝐶𝑁𝑁 15
+ [uvw] là chỉ số Miller của phương cần tìm.
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- z
Chỉ số Miller của mặt nguyên tử (hkl) D C
• Mặt nguyên tử : Mặt phẳng chứa các
nút mạng (nguyên tử) E
B
om
• Hai mặt nguyên tử // có sắp xếp
nguyên tử như nhau → có cùng chỉ số
.c
O H
• Chỉ xác định chỉ số Miller cho MF gần
ng
y
O nhất và không đi qua O
co
F
Quy tắc:
an
A
+ Rời mặt phẳng khỏi gốc tọa độ x
th
+ Xác định giao điểm của MF với 3 trục Ox, Oy, Oz:
ng
P[[x,0,0]]; Q[[0,y,0]]; R[[0,0,z]]
1 1 1
o
+ Lấy nghịch đảo: ; ;
du
𝑥 𝑦 𝑧
+ Quy đồng mẫu số chung nhỏ nhất:
u
ℎ 𝑘 𝑙
cu
; ;
𝑀𝑆𝐶𝑁𝑁 𝑀𝑆𝐶𝑁𝑁 𝑀𝑆𝐶𝑁𝑁
+ (hkl) là chỉ số Miller của MF cần tìm.
VD:DFH (111), EFAB (100), ABCH(010)
16
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Họ phương, họ mặt
Hệ lập phương, có tính đối xứng cao: sự sắp xếp nguyên tử trên Ox, Oy, Oz là
như nhau → có thể giao hoán các trục cho nhau mà không làm thay đổi bản chất
của mạng tinh thể
om
Họ phương, ký hiệu
.c
Các phương có giá trị tuyệt đối u,v,w giống nhau không kể thứ tự có cùng
ng
quy luật sắp xếp nguyên tử.
co
Họ mặt, ký hiệu {hkl}:
an
Các mặt có giá trị tuyệt đối h, k, l giống nhau không kể thứ tự có cùng
quy luật sắp xếp nguyên tử.
th
o ng
du
u
cu
17
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Chỉ số mặt (chỉ số Miller-Bravais) (hkil) cho hệ tinh thể sáu phương
i = - (h+k)
om
.c
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
18
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- Bài tập 1.1
Mạng tinh thể lập phương như hình 1, D là gốc tọa độ:
1, Xác định chỉ số miller cho các phương sau: KL; PE
om
2,Xác định chỉ số miller cho các mặt: APF, KLNX, AEGC
3, Vẽ phương [221], [123] trên ô cơ sở
.c
4, Vẽ mặt (312), (310) trên ô cơ sở
ng
co
an
th
o ng
du
u
cu
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
- 1.2.2 Mạng tinh thể điển hình của vật liệu kim loại
a. Lập phương tâm mặt (A1)
Ô cơ sở :
om
Khối lập phương cạnh a.
.c
Sắp xếp ngtử:
ng
8 ngtử ở 8 đỉnh
co
6 ngtử ở tâm 6 mặt bên
an
th
Đặc điểm: ng
Số nguyên tử trong một ô cơ sở: Nô = 4
o
du
Phương xếp chặt nhất:
u
Bán kính nguyên tử: rnt = a√2/4
cu
Mặt xếp chặt nhất: {111}; Ms = snt/S(111) = ?%
Mật độ thể tích: Mv = vnt /Vô = 74%
→ 26% còn lại là lỗ hổng 21
CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt
nguon tai.lieu . vn
