5 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ..........................................................................................3 MỤC LỤC ...............................................................................................5 CHƯƠNG 1. CẤU TRÚC NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT LIÊN NGUYÊN TỬ I. Cấu trúc nguyên tử .......................................................................13 1.1 Khái niệm .........................................................................13 2.1 Điện tử trong nguyên tử ...................................................14 3.1 Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học ............................21 II. Liên kết nguyên tử ........................................................................22 2.1. Năng lượng và lực liên kết ...............................................22 2.2. Các liên kết nguyên tử ......................................................25 2.3. Các liên kết thứ cấp ..........................................................30 2.4. Phân tử ..............................................................................32 2.5. Ôn tập và nâng cao ...........................................................33 CHƯƠNG 2. CẤU TRÚC CỦA KIM LOẠI VÀ GỐM I. Cấu trúc tinh thể ........................................................................37 1.1 Khái niệm cơ bản ..............................................................37 2.1 Khối cơ bản ......................................................................38 II. Cấu trúc tinh thể của kim loại ..................................................39 2.1. Cấu trúc tinh thể lập phương tâm mặt ..............................39 2.2. Cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối .............................41 2.3. Cấu trúc tinh thể lục giác xếp chặt ...................................41 III. Cấu trúc tinh thể của vật liệu gốm ...........................................44 3.1. Số phối trí và tỷ số bán kính ion ...................................... 44 3.2. Cấu trúc tinh thể kiểu AX ................................................48 3.3. Cấu trúc tinh thể kiểu AmXp ............................................50 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG 6 3.4. Cấu trúc tinh thể kiểu AmBnXp .......................................51 3.5. Mật độ - trọng lượng riêng của vật liệu gốm ....................52 3.6. Gốm silicate .....................................................................53 3.7. Carbon ..............................................................................55 IV. Các hệ tinh thể ............................................................................56 4.1. Phương và mặt tinh thể ....................................................59 4.2. Cấu trúc tinh thể xếp chặt ................................................66 V. Vật liệu tinh thể và vật liệu vô định hình .................................70 5.1. Vật liệu tinh thể ...............................................................70 5.2. Vật liệu vô định hình .......................................................72 Ôn tập và nâng cao ....................................................................75 CHƯƠNG 3. CẤU TRÚC POLYMER I. Phân tử hydrocarbon .................................................................85 II. Phân tử polymer .........................................................................88 2.1. Khái niệm ........................................................................88 2.2. Phân tử lượng và phân tử gram .......................................93 2.3. Hình dạng và cấu trúc phân tử .........................................97 III. Phân loại polymer.....................................................................100 3.1. Polymer nhiệt dẻo và polymer nhiệt rắn ........................100 3.2. Copolymer ......................................................................101 3.3. Polymer tinh thể .............................................................102 Ôn tập và nâng cao ...................................................................107 CHƯƠNG 4. SAI LỆCH VÀ KHUYẾT TẬT TRONG CẤU TRÚC VẬT RẮN I. Sai lệch điểm .............................................................................113 1.1. Sai lệch điểm trong kim loại ..........................................113 1.2. Sai lệch điểm trong vật liệu gốm ...................................115 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG MỤC LỤC 7 II. Tạp chất trong chất rắn ...........................................................117 2.1. Tạp chất trong kim loại ..................................................117 2.2. Dung dịch rắn .................................................................118 2.3. Tạp chất trong gốm .........................................................120 2.4. Sai lệch điểm trong polymer ..........................................121 2.5. Xác định thành phần .......................................................121 III. Các loại khuyết tật khác và cấu trúc đa tinh thể ..................122 3.1. Lệch – sai lệch đường ....................................................122 3.2. Sai lệch mặt ...................................................................125 3.3. Kích thước hạt tinh thể ..................................................129 Ôn tập và nâng cao ..................................................................131 CHƯƠNG 5. SỰ KHUẾCH TÁN I. Cơ chế khuếch tán ....................................................................135 II. Khuếch tán trạng thái - ổn định ..............................................139 III. Khuếch tán trạng thái – không ổn định .................................141 IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến khuếch tán ...................................145 V. Khuếch tán trong vật liệu gốm và polymer ...........................150 Ôn tập và nâng cao ..................................................................152 CHƯƠNG 6. TÍNH CHẤT CƠ HỌC I. Ứng suất và biến dạng..............................................................157 1.1 Thử kéo và nén đúng tâm ...............................................158 2.1 Dạng hình học của trạng thái ứng suất ...........................161 II. Biến dạng đàn hồi .....................................................................162 2.1. Quan hệ ứng suất – biến dạng .......................................162 2.2. Tính đàn hồi trễ .............................................................167 2.3. Tính chất đàn hồi của vật liệu .......................................168 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG 8 III. Tính chất cơ học của vật liệu ...................................................170 3.1. Các tính chất kéo ............................................................171 3.2. Tính dẻo ..........................................................................175 3.3. Độ dai phá hủy ..............................................................178 3.4. Ứng suất và biến dạng thực ............................................179 IV. Cơ tính của vật liệu gốm ..........................................................183 V. Cơ tính của vật liệu polymer ...................................................185 5.1. Đặc tính ứng suất – biến dạng ........................................185 5.2. Biến dạng vĩ mô .............................................................187 VI. Độ cứng ......................................................................................188 6.1. Độ cứng của vật liệu kim loại.........................................188 6.2. Độ cứng của vật liệu gốm ...............................................194 6.3. Độ cứng và độ bền xé rách của polymer ........................195 VII. Độ cứng và độ bền xé rách của polymer ................................195 7.1. Biến thiên tính chất ........................................................195 7.2. Các yếu tố thiết kế/an toàn ............................................196 Ôn tập và nâng cao ..................................................................199 CHƯƠNG 7. SỰ PHÁ HỦY I. Phá hủy ......................................................................................209 1.1. Các khái niệm cơ bản ....................................................209 1.2. Phá hủy dẻo ...................................................................210 1.3. Phá hủy dòn ...................................................................212 II. Nguyên lý cơ học phá hủy ........................................................212 2.1. Tập trung ứng suất ..........................................................212 2.2. Độ dai phá hủy ...............................................................215 2.3. Ứng dụng cơ học phá hủy trong thiết kế ........................217 III. Phá hủy dòn vật liệu gốm ......................................................221 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG MỤC LỤC 9 IV. Phá hủy vật liệu polymer.......................................................222 V. Độ dai va đập ..........................................................................223 5.1. Các phương pháp đo độ dai va đập ................................224 5.2. Sự chuyển tiếp dẻo – dòn ...............................................225 VI. Phá hủy mỏi ...........................................................................227 6.1. Ứng suất chu kỳ .............................................................228 6.2. Đường cong S – N .........................................................229 6.3. Hình thành và lan truyền vết nứt mỏi ............................232 6.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi bền mỏi ........................232 VII. Biến dạng dão .........................................................................235 7.1. Ảnh hưởng của ứng suất và nhiệt độ .............................236 Ôn tập và nâng cao ...............................................................242 CHƯƠNG 8. GIẢN ĐỒ PHASE I. Các khái niệm cơ bản ...............................................................245 1.1. Giới hạn hòa tan .............................................................245 1.2. Phase ...............................................................................246 1.3. Cấu trúc vi mô ................................................................247 1.4. Cân bằng phase ...............................................................247 II. Giản đồ phase hai cấu tử cân bằng ...........................................248 2.1. Hệ hai cấu tử hòa tan vô hạn ..........................................248 2.2. Phân tích giản đồ phase ..................................................251 2.3. Hệ hai cấu tử hòa tan có hạn ở trạng thái rắn .................255 2.4. Giản đồ cân bằng có phase trung gian ............................260 2.5. Các phản ứng cùng tích và bao tinh ...............................261 2.6. Chuyển biến phase đồng nhất .........................................262 III. Giản đồ phase Fe – C ...............................................................263 3.1. Giản đồ phase Fe – Fe3C ...............................................263 MỤC LỤC GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG 10 3.2. Cấu trúc vi mô trong hợp kim Fe – C ............................266 3.3. Hợp kim trước cùng tích ...............................................269 3.4. Hợp kim sau cùng tích ...................................................271 Ôn tập và nâng cao ..................................................................275 CHƯƠNG 9. CÁC CHUYỂN BIẾN PHASE TRONG VẬT LIỆU KỸ THUẬT I. Chuyển biến phase trong vật liệu kim loại .............................279 1.1. Các khái niệm cơ bản .....................................................280 1.2. Động học của chuyển biến trạng thái rắn .......................280 1.3. Các chuyển biến nhiều phase .........................................282 II. Thay đổi cấu trúc và tính chất trong hợp kim sắt – carbon .283 2.1. Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt .....................................283 2.2. Tính chất cơ học của hợp kim Fe – C .............................296 2.3. Martensite ram ................................................................200 III. Hóa bền tiết phase ....................................................................304 3.1. Nhiệt luyện ....................................................................304 3.2. Cơ chế hóa bền ..............................................................307 IV. Quá trình kết tinh, nóng chảy, và chuyển tiếp hóa thủy tinh trong vật liệu polymer .............................................................310 4.1. Quá trình kết tinh trong polymer ...................................310 4.2. Quá trình nóng chảy của polymer .................................311 4.3. Chuyển tiếp thủy tinh hóa .............................................312 4.4. Các nhiệt độ nóng chảy và chuyển tiếp thủy tinh hóa ...312 Ôn tập và nâng cao ..................................................................315 CHƯƠNG 10. VẬT LIỆU CƠ KHÍ THÔNG DỤNG I. Vật liệu kim loại........................................................................319 1.1. Hợp kim sắt ....................................................................319 GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU ĐẠI CƯƠNG MỤC LỤC 11 1.2. Kim loại và hợp kim màu ...............................................333 II. Vật liệu gốm ..............................................................................344 2.1. Thủy tinh ........................................................................345 2.2. Thủy tinh – gốm .............................................................346 2.3. Vật liệu gốm chịu nhiệt ..................................................346 2.4. Bột mài ...........................................................................347 III. Vật liệu polymer .......................................................................348 3.1. Chất dẻo .........................................................................348 3.2. Vật liệu đàn hồi .............................................................351 3.3. Một số vật liệu polymer khác .........................................353 Ôn tập và nâng cao .....................................................................355
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 KIM LOẠI HỌC – X.X.Steinberg – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 1993 2 KIM LOẠI HỌC – VẬT LIỆU KIM LOẠI – Lê Ngọc Quý – Đại học Bách khoa TPHCM – Năm 1992 3 KIM LOẠI HỌC VẬT LÝ HIỆN ĐẠI – R.E.Smallman – Khoa tại chức Đại học Bách khoa – Năm 1974 4 KIM LOẠI HỌC VẬT LÝ – Lê Công Dưỡng – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 1973 6 THÍ NGHIỆM VẬT LIỆU HỌC VÀ XỬ LÝ – Đặng Vũ Ngoạn – NXB Đại học Quốc gia TP.HCM – Năm 2003 7 SÁCH TRA CỨU THÉP, GANG THÔNG DỤNG – Nghiêm Hùng – NXB ĐHBK Hà Nội – Năm1997 8 SỔ TAY SỬ DỤNG THÉP THẾ GIỚI – Ngô Trí Phúc – Trần Văn Địch – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 2003 9 CÔNG NGHỆ NHIỆT LUYỆN – Phạm Thị Minh Phương – Tạ Văn Thất - NXB Giáo Dục – Năm 2000 10 SÁCH TRA CỨU VỀ NHIỆT LUYỆN – Smưcôv – Biên dịch Hoàng Trọng Bá – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 1973 11 NHIỆT LUYỆN PHỤ TÙNG Ô TÔ – MÁY KÉO – Nghiêm Hùng – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 1985 12 SÁCH TRA CỨU NHIỆT LUYỆN THÉP DỤNG CỤ - Lê Dương Linh – Đặng Lê Toàn – Tạ Anh Tuấn – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 1983 13 SỐ TAY NHIỆT LUYỆN – X.A.Filinôp – NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 1979 14 VẬT LIỆU CƠ KHÍ HIỆN ĐẠI – Trần Thế San & Nguyễn Ngọc Phương -NXB Khoa học và Kỹ thuật – Năm 2012
