Nghiên cứu khoa học vật liệu: Phần 2

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn "Nghiên cứu khoa học vật liệu" trình bày các nội dung: Kim loại và hợp kim màu, vật liệu vô cơ, vật liệu bột, vật liệu hữu cơ, vật liệu kết hợp, xu thế phát triển, lựa chọn và sử dụng vật liệu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu khoa học vật liệu: Phần 2 VẬT LIỆU HỌC_____________________ 379 Chương 8 KIM LOỌI vn HỢP KIM Mi^u Trong chương 7 đă đề cập đến các hỢp kini trén cơ sỏ sắt. N h ìíng v ậ t liệu này cỏ nlìiểii ưu điểm như tín h công nghệ tốt, giá thành rẻ. có th ể th ay đổi cơ tín h trong một khoảng khá rộng b ằng cách th ay đổi phương pháp chế tạo, áp dụng công nghệ nhiệt liiyện và hợp kiin hóa. N hò vậy chúng được ứng dụng khá rộng rài. Tuy nhiên trong inột sô' lĩn h vực công nghiệp, sử dụng gang, thép tỏ ra kém hiệu quả, và vai trò các kim loại m àu trở n ên quan trọng, thậm chí không th ể th ay thế. Theo p hân loại h iện h àn h th ì kim loại m àu bao gồm tấ t cả các kim loại và hỢp kini không trên cơ sở sắt. N hư vậ y chủng loại các kim loại m àu rất đa dạng. Phạm vi sử dụng chúng rất khác nhau. Trong khuôn khổ cho phép của chương này chỉ đề cập đèn các kim loại và hợp kim m àu chủ yêu. được ứng dụng rộng rãi và đóng vai trò qiian trọng trong các lĩiih vực kinh tế và đòi Rống Iihit đồng, nhôm , m agiê. titan. m ột sô kim loại dễ chảy và các hỢp kim trên cơ sở của chúng. P h ần cuôi chương trình bày các v ậ t liệu kim loại ứng dụng ở vù n g nh iệt độ cao. 8.1. ĐỒNG VÀ HỢP KIM ĐỒNG Đ ồng và hỢp kim của nó đưỢc con người phát hiện và sử dụng từ thòi cổ đại (thòi kỷ đồ đồng). Là m ột kim loại có những tính chất quý như độ dẻo cao. khả n ăn g chống ăn mòn tốt trong n h iều môi trường, đặc biệt là độ dẫn điện và dẫn nhiệt, rất cao, v ậ t liệu kim loại này được nghiên cứu, phát triển và ứng dụng rất rộng răi. Theo tín h châ't và công dụng, các hỢp kim đồng được phân loại th àn h các nhóm , v í dụ, Iihóm các hỢp kim đúc và nhóm các hợp kim biến dạng, hoặc nhóm có th ể hóa bển b ằn g n h iệt lu yện và nhóin không có đặc điểm này. Tiiy vậy. cách phân loại th ông dụng hơn cả dựa vào thành phần hóa học. Theo cách này các hỢp kiiT íồ n g điíỢc chia thành hai nhóm chính: latôn g (các hợp kim Cu với Zii) và brông (các hỢp kim Cii vói Sr. hoặc vói m ột sô' n guyên tố k h á c )'” . T iêu ch u ẩn nhà Iiưóc V iệt N am . TCVN 19Õ9-7Õ. quy địiih ký hiệii các hợp kim đồng Iihií saii: (1) L h I ò h k c ò n ựọi là rtồiiiỉ r h a i i , br ôi i B - đỒTiỆr t h a i i h . https://tieulun.hopto.org 380_______________________________________ C h ư ơ n g 8. KIM LOẠI VÀ HỢP KIM MÁU - Đôi với latông: b ắt đầu b ằn g chữ L rồi lần lượt các ký hiệu Cu. Zn. sau đó là ký hiệu các n gu yên tô’ hớp kim n ếu có. Các con số đứng saii mỗi ký hiệii n gu yên tô chỉ hàm lượng tru n g bìiih th eo phần trám (trọng liíỢiig) tương ứng của nó. Ví dụ. ký hiệii L Cu Zn 4 0 Pb2 có n gh ĩa là latôn g chứa tru ng bình 40%Zn. 2 % Pb và phần còn lại (58%) là đồng. - ĐỔì vói brôiig: b ắ t đ ầu b ằn g chữ B tiếp theo là Cu rồi đến ký hiệu n gu yên tô hợp kim chính tạo ra brông đó. P h ầu CIIỐỈ là ký hiệu các n gu yên tô' hợp kim phụ. N guyên tắc chỉ hàm lượng tru n g bìiih theo phần trăm của các n gu yên tô có trong brông hoàn toàn tương tự n h ư trong ký h iệu latông. Ví dụ: ký h iệu B Cu S ii4 Zii4 Pb2,õ có Iighĩa là brôiig thiếc có tliàn li p hần hóa học trim g bình: 4%Sn. 4%Zn, 2,5% Pb v à p h ần còn lại (89,5%) là đồng. 8.1.1. ĐỒNG Đ ỏ Đ ồng đỏ là đổng n g u y ên chất, m àu đỏ. M ặc dù khối lượng riêng lớn (8,940 g/cin Iiliiíiig do có đưỢc các chỉ tiê u cơ lý hóa tính tương đối cao, n ên đồng đ\íỢc sử dụng khá phổ biên. Dưới đây khảo s á t các đặc điểm chính của đồng và ảnh hưỏng của m ột số tạp ch ất thường có trong nó. 8.1.1.1. Đặc điểm của đổng đỏ Đồng là kim loại rất dẻo v ì có cấu tạo tin h th ể kiểu lập phiíơiig tâm m ặt. Nliô đặc tính này ngưòi ta b iến d ạn g n óng và n guội đồng rất dễ dàng. Klii chịu biến dạng dẻo. đồng bị h óa b ền rất m ạnh. V í dụ: đồng đỏ. độ sạch 99,97% Cu, ở trạn g th á i ban đầu chưa b iến dạng có giối hạn bền kéo 220 M Pa, giói hạn đàn hồi 70 M Pa, sa u b iến d ạn g dẻo vói mức độ biến d ạng 60% các giá trị t\Wng ứng tăng lên 425 MPa và 37Õ MPa. Tính chất này đặt cơ sỏ cho một trong những phương pháp hóa bền đồng và hỢp kim của nó: biến dạng ngiiội. Trong triíòng hợp cần gia công cắt gọt th ì độ dẻo cao của đồng gây khó gẫy phoi lại là m ột nliiíỢc điểm . Trên thực tế, để cải th iện tín h gia công cắt. gọt của nó người ta thưòng sử dụng các n gu yên t ố hỢp kim th ích hỢp. Đồng nóng chảy ở 1083”C. Độ chảy loăn g của đồng nhỏ, vì vậy khả n ăn g điển đầy khuôn đúc kém . T ính h àn của đồng k há tôt. Có th ể áp dụng niọi kiểii hàn đôi với đồng. Klii h àm lượiig tạ p ch ất, đặc b iệt là oxy tăn g lên, tín h h àn của đồng giảm đi rõ rệt. Trong các môi trưòiig thường gặp; nưóc. nưốc biển, không k h í hoặc 'một số niôi tritòng hóa ch ất như kiềm , a x it hữu cơ, đồng ổn định chông ăn m òn rất tốt. Đ ồng nổi bật v ề tín h d ẫn đ iện và dẫu n h iệt cao. Trong dãy các kim loại. Iiếii so sả n h các chỉ tiêu n ày. đồng đứng thứ h ai sa u bạc. Đ ồng đỏ với độ sạch 99.9% Cu sau ủ có điện trở rất nhỏ. ở 2 0 “c b ằng 1.7241 n cm và độ dẫn n h iệt khá lóii, bằng 385 W /m .K 8.1.1.2. Ảnh hưởng của các tạp chất Phụ thuộc vào phương pháp và trùih độ công nghệ, ngưòi ta có th ể tạo ra đồng đỏ vối độ sạch khác nhau. Tạp ch ất trong đồng râ't đa dạng, cỏ th ể đưỢc phân th à n h ba nhóm chính như san: https://tieulun.hopto.org VẬT LIỆU HỌC 381 - Các tạp ch ất hòa tan trong d\ing dịch rắỉi của đồng. N hóm này gây ản h hiíởng xấii đến độ dầu điện. Trên hìiih 8.1 cho thấy độ dẫn điện giảm nhan h khi hàm liíỢlig tạp châ't trong đồng tă n g lên. ...