Xem mẫu
- Câu 1. Các dạng cấu tạo của hợp kim .
Cấu tạo của hk tùy thuộc vào lượng tác dụng tương hỗ của các nguyên tố ở trong đó. Ở trạng
thái rắn, HK sẽ có các dạng cấu tạo sau:
− Dung dịch rắn.
− Các pha trung gian.
− Hỗn hợp cơ học.
Dung dịch rắn là một pha tinh thể, trong đó nguyên tử của nguyên tố thứ nhất (A) giữ nguyên
kiểu mạng; trong khi nguyên tử của NT thứ 2 (B) chèn vào mạng của A.
Nguyên tố nhiều hơn được gọi là dung môi. Nguyên tố ít hơn được gọi là chất tan.
Vì vậy mạng của dd rắn là mạng của dung môi.
Tùy thuộc vào cách chèn của chất tan vào mạng của dung môi mà ta có 2 loại dd rắn là dd rắn thay thế
và dd rắn xen kẽ.
Dung dịch rắn thay thế là dd rắn mà các nguyên tử chất tan thay vào vị trí nút mạng của dung
môi. Tùy thuộc vào khả năng thay thế mà ta có 2 loại dd rắn thay thế :
+ dd rắn thay thế hòa tan vô hạn là dd rắn mà % chất tan tăng từ 0 đến 100%
+ dd rắn thay thế hòa tan có hạn là dd rắn mà thành phần chất tan bị giới hạn ở 1 hàm lượng nhất
định.
Điều kiện tạo thành dung dịch rắn thay thế:
− Sự tương quan về kiểu mạng : 2 NT có cùng kiểu mạng thì có thể hòa tan vô hạn, ngược lại thì chỉ
có thể hòa tan có hạn.
− Tương quan về bán kính nguyên tử : nếu đkính giữa dmôi và chtan sai khác lớn có thể gây ra trường
ưs đàn hồi lớn, dẫn đến không tồn tại được kiểu mạng hòa tan. Trong thực tế, nếu Δd>15% thì có
thể hòa tan có hạn.
− Trị số nồng độ điện tử : là số điện tử hóa trị tính cho 1 nguyên tử. Khi tạo thành dd rắn thay thế thì
trị số nồng độ điện tử phải < 1 giá trị xác định tùy thuộc vào bán kính nguyên tử và đặc điểm của
dmôi.
− Các tính chất lí hóa gần giống nhau.
(hình 1- dd rắn thay thế )
Dung dịch rắn xen kẽ là dd rắn mà nguyên tử chất tan chen vào lỗ hổng trong mạng của dmôi.
Điều kiện tạo thành dd rắn xen kẽ:
Đường kính chất tan ≤ đường kính lỗ hổng của dmôi.
Trong thực tế : dct /ddm ≤ 0,59 là có thể tạo được dd rắn xen kẽ.
Các chất tan thường là các á kim (C,B,O,N,Be..)
( hình vẽ - dd rắn xen kẽ)
Đặc điểm của dd rắn :
− Có tính kim loại
− Thành phần dd rắn biến đổi trong phạm vi rộng.
− Mạng của dd rắn chính là mạng của dmôi.
− Mạng của dd rắn luôn luôn bị xô lệch.
Các pha trung gian : Ngoài tương tác hòa tan, các nguyên tử của các nguyên tố có thể tác dụng
với nhau để tạo thành một pha khác dd rắn được gọi chung là pha trung gian.
Mạng tinh thể của các pha trung gian khác với mạng của các nguyên tạo thành nó.
Dựa vào đặc điểm liên kết và cấu trúc mạng người ta chia thành các pha khác nhau :
− Hợp chất hóa học hóa trị thường.
− Pha Laves.
1
- − Pha σ
− Pha điện tử
− Pha xen kẽ
Hỗn hợp cơ học là HK rắn gồm dd rắn và các pha trung gian. Trong dd rắn thường gồm nhiều pha.
Nếu như các pha nằm riêng rẽ theo 1 quy luật, cấu tạo như vậy đgl hỗn hợp cơ học bình thường.
vd : có 2 pha : A+B
Nếu như các pha nằm dưới dạng các tấm, hạt chen lẫn đều nhau thì tổ chức tạo thành :
+ đgl hỗn hợp cơ học cùng tinh (hay tổ chức cùng tinh) nếu chúng được sinh ra từ trạng thái lỏng. vd
có 2 pha A,B thì tổ chức cùng tinh kí hiệu là : (A+B)
+ đgl hỗn hợp cơ học cùng tích (hay tổ chức cùng tích) nếu chúng được sinh ra từ trạng thái rắn. vd có
2 pha A,B thì tổ chức cùng tích kí hiệu là : [A+B]
Câu 2. Biến dạng dẻo xảy ra trong đơn tinh thể:
Biến dạng dẻo trong đơn tinh thể được thực hiện dưới 2 hình thức : trượt và song tinh(đối
tinh). Trong đó trượt là hình thức biến dạng dẻo chính còn song tinh chỉ đóng góp trong quá trình biến
dạng rất nhỏ. Chủ yếu là trong các trường hợp :
− Tốc độ đặt tải trọng đột ngột.
− Đối với những mạng tinh thể có tính đối xứng thấp.
Trượt là sự dịch dời giữa 2 phần tinh thể theo mặt và phương xác định đgl mặt trượt và phương
trượt.
Các mặt trượt và phương trượt cơ bản:
− Mạng lập phương thể tâm :
mặt xếp chặt ( trượt ) (110) −> họ mặt {110}
hệ trượt : 6 mặt x 2 phương = 12 cách trượt .
− Mạng lập phương diện tâm :
+ mặt trượt (111) => họ mặt {111}
+ phương trượt [110]
+ hệ trượt : 4 mặt x 3 phương = 12 cách trượt.
− Là hệ dễ trượt nhất
− Mạng lục phương xếp chặt
hệ trượt : 1 mặt x 3 phương = 3 cách.
Cơ chế quá trình trượt
Ưs pháp k gây ra biến dạng dẻo, chỉ có ưs tiếp mới gây ra biến dạng dẻo.
2
- − Dưới tác dụng của ưs tiếp τ> τth các nguyên tử nằm về 2 phía của 1 mặt trượt đồng thời đứt mối
liên kết và dịch đi một số nguyên lần hằng số mạng sau đó lập lại cân bằng tại vị trí mới, kết quả là
trên bề mặt bỏ lại 1 bậc cấp mới, tức đã xảy ra biến dạng dẻo.
(hình vẽ)
Diễn biến quá trình trượt:
Đầu tiên τ> τth : sự trượt xảy ra trên những mặt trượt cơ bản nhưng định hướng phù hợp với tải
trọng, tạo thành những đường trượt mảnh, song song đgl trượt tế vi.
(hình vẽ)
Sau đó xuất hiện các đường trượt thô hơn là kết quả của sự trượt hàng nghìn thông số mạng, tạo
thành dải trượt. Giai đoạn này trượt rất dễ , tương ứng với đoạn AB trên biểu đồ kéo.
C
A
D
B
O
( hình vẽ) (hình vẽ)
Trong quá trình trượt còn có quá trình quay của các phần tinh thể, xu hướng sao cho mặt trượt và
phương trượt quay về phía đặt tải trọng; kết quả là xuất hiện các đường trượt mới cắt các đường
trượt ban đầu. Giai đoạn này đgl trượt khó – là đoạn BC trên biểu đồ.
Độ bền lý thuyết và thực tế:
τ = ksin(2πx/b) , 0 ≤ x ≤ b .
τmax = k = τ (b/4)
mà : τ = γG = G.x/a
=> τ = ksin(2πx/b) = G.x/a
=> k = τmax = G/2π. b/a
Nếu coi a≈b => : đây là độ bền lý thuyết. Trên thực tế độ bền
- − Dưới tác dụng của ưs, tại một thời điểm chỉ có 1 hạn chế số nguyên tử xung quanh đường lệch
tham gia vào quá trình trượt.
− Sự có mặt của lệch tạo nên một trường ưs đàn hồi xung quanh đường lệch. Các nguyên tử xung
quanh đường lệch có năng lượng cao, dưới tác dụng của ưs lệch sẽ chuyển động theo cơ chế như
chạy tiếp sức; các nguyên tử dịch chuyển nhỏ hơn hằng số mạng nên cần ưs thấp.
Theo Peier-Nabaro, ưs thực tế được tính theo :
, với ν là hệ số poisson.
Nguồn phát sinh lệch Frank-Read:
Khi τ> τth :
( hình vẽ)
+ để đường cong lệch đạt cực tiểu thì ưs có giá trị : τF-R = Gb/l , b là vector Bureges
+ Nếu tiếp tục tải trọng , đường lệch bị uốn cong
(hình vẽ)
+ Sau một chu kì biến dạng tạo thành vòng lệch. Các vòng lệch này khi gặp các chướng ngại mới trở
thành nguồn lệch ( nguồn F-R)
Nhận xét:
−Sau khi khi biến dạng dẻo mật độ lệch rất lớn
−Các chướng ngại:
+ Chỗ gặp nhau của đường lệch
+ Biên giới hạn
+ Các pha thứ II trong kim loại
Câu 3. Đơn tinh thể và đa tinh thể. Biến dạng dẻo trong đa tinh thể.
Nếu một vật thể có mạng thống nhất và phương không đổi ở mọi điểm trong không gian đgl
đơn tinh thể. Trong thực tế đơn tinh thể rất ít gặp, kích thước đơn tinh thể rất bé và thường chỉ được
tạo ra trong phòng thí nghiệm.
Trong thực tế kim loại gồm vô số các phần tử nhỏ đgl hạt tinh thể, kim loại có cấu tạo gồm
vô số các phần tử nhỏ (hạt tinh thể) như vậy đgl đa tinh thể.
Giữa các hạt tinh thể là biên giới hạt.
Đặc điểm của đơn tinh thể: có tính dị hướng( theo các phương khác nhau thì khác nhau)
Đặc điểm của đa tinh thể : có tính đẳng hướng giả ( các phương khác nhau thì giống nhau).
Vùng biên giới giứa các hạt, các nguyên tử sắp xếp hỗn loạn.
(hình vẽ)
Biến dạng dẻo trong đa tinh thể:
Là tập hợp tất cả các biến dạng trong đơn tinh thể, nghĩa là có biến dạng dẻo gồm trượt và song
tinh. Nhưng do các hạt định hướng ngẫu nhiên nên biến dạng dẻo trong đa tinh thể phức tạp hơn
nhiều.
Đặc điểm:
− Do các hạt định hướng ngẫu nhiên nên hạt nào mà định hướng thuận lợi thì biến dạng và ưs nhỏ
hơn, hạt nào mà định hướng kém thuận lợi thì biến dạng và ưs lớn hơn.
− Biên giới hạt là 1 chướng ngại kiên cố, chống lại sự chuyển động của lệch.
4
- − Ta có biểu thức tính ưs : σch = σ0 + k.d-½ . Điều đó giải thích tại sao KL càng mịn thì có cơ tính càng
cao.
− Biến dạng dẻo trong đa tinh thể có tính đẳng hướng giả.
5
nguon tai.lieu . vn
