CHƯƠNG 1: TỔNG Q UAN I. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU GỐM ( CERAMIC ) I.1 Khái niệm về vật liệu g ốm ( Ceram i c ) Từ Ceramic có nguồn gốc từ tiếng Hi Lạp- keramikes. Là thu ật ngữ chỉ chấ t vô cơ phi kim loại có tính chất chịu nhiệt. Từ lâu người ta đã biết sản xuất vậ t liệu và đồ gia dụng bằng gốm. Gốm cũng là thước đo cho nền văn hoá của l oà i người từ thời cổ xưa. Đồ gốm cổ hiện nay là món hàng đang được sưu tập. Từ những năm 1950 trở lại đây người ta đã nghiên cứu và đa dạng hoá các loại vậ t liệu gốm (ceramic), và ứng dụng ngày càng rộng trong kỹ thuật nói chung t rong ngành cơ khí nói r i êng. Hiện nay vật liệu gốm được phát triển mạnh trong 4 lĩnh vực : Xây dựng: Gạch, ngói, gạch nền, thủy ti nh… Vật liệu chịu lửa: Vật liệu lót lò lung, luyện, lò đốt khí ga, nồi nấu t hép thủy ti nh… Gốm trắng (đồ sứ) liên quan đến đồ ăn uống trang trí nội th ất và mỹ nghệ. Kỹ thuật (người đi tiên phong là Nhật Bản), đó là các s ản phẩm chất l ượng đặc biệt phục vụ cho mọi lĩnh vực công nghiệp và dân dụng, trong cơ khí là gốm kim loại, hợp kim chất lượng cao (ceramet), mà nguyên liệu của nó không chỉ l à đất sé t . I.2 Cấu tạo và công dụng của vật liệu gốm:  Cấu tạo không tinh thể- vô định hình, điển hình là thủy ti nh.  Cấu tạo tinh thể, sự kết tinh của vật liệu gốm tinh thể rất khó điều kh i ển trong quá trình công nghệ. Theo công dụng của vật liệu người ta thường phân ra :  Đồ gốm (ceram i c).  Gốm kim loại (cerame t ).  Thủy tinh (g l ases)  Kim loại chịu lửa (refrac t ory).  Hợp kim chất lượng cao (super a ll oys).  Áo của hợp kim cứng I.3 Những đặc tính và cấu trúc của gốm. Điểm nóng chảy: 1275 0 C- 3600 0 C Độ cứng: 157 - 3500 DPH Độ bền kéo: 517 - 2400 MPA Mô đun đàn hồi: 150- 550 GPA Tỷ trọng: 2. 2E+3 - 1. 7E+4 KG / m3 Độ giãn nở nhiệt: 2. 2E-6 - 1. 78E-5 m / m Độ dẫn nhiệt: 1, 6-176 W / m Độ bền đứt: 0, 7-12 MPA Các gốm khác với các hợp kim kim loại ở chỗ chúng là các Ion hoặc các tinh thể được liên kết khi quá trình kết dính kim loại được thực hiện nhờ các electron tự do. Kim loại có thể bị tan chảy và cho phép tạo ra các tinh thể khi ró t thành hình dạng giống như khi làm nguội. Gốm phụ thuộc vào sự gắn kết của các tinh thể rắn dạng bột để tạo ra những hình d ạng lớn hơn. Nó được tạo thành nhờ các chất kết dính định hình có các điểm tan chảy tương đối thấp hoặc tự kết d í nh các tinh thể được nén và kết tủa ở nhiệt độ cao. Mối liên kết giữa các nguyên tử trong liên kết hóa trị của gốm ở các vậ t liệu bằng hợp kim rất bền vững và ở mức định hình cao. Do đó, các mối liên kế t bền vững và có các điểm nóng chảy khá cao. Ví dụ: Các bua Hafini có điểm nóng chảy cao nhất 4150 0 C (7500 0 F). Các vật liệu này cũng có các tỷ lệ độc hại rất t hấp. Các mối liên kết của kim loại thì khó định hình được vì vậy, việc đ ị nh hình sai có thể xảy ra do ứng suất dư thấp h ơn nhiều. Các tinh thể liên kết các i on lại với nhau nhờ sự hút của chuỗi ion dương và âm. Trong các tinh thể đơn, l ực cản trượt là tương đối thấp, do đó, tinh thể đơn MgO và NaCl có đặc tính cơ học tương tự như của kim loại. Tuy nhiên, các hệ thống trượt trong các vật liệu chứa ion được giới hạn hơn trong các kim loại và khi các tinh thể ion được liên kết l ạ i để tạo ra các loại vật liệu đa tinh thể. Sự biến dạng tồn tại là do các tinh th ể đơn không thể ổn định được về những thay đổi ở các tinh thể kế cận. Do vậy, sự phá vỡ sẽ phát triển tạo ra các hạt nhỏ dọc theo đường biên. Một số hợp kim, như nhôm chẳng hạn, có thể có hệ thống trượt phức tạp bởi vì các ion dương và âm được liên kết trên các chuỗi trượt tương đồng nên các vị trí chưa định hình phả i mở rộng đến các chu ỗi để chuyển qua tinh thể mà không làm thay đổi trường l ực trong mạng (tinh thể). Nó làm cho độ trượt trong nhôm đa tinh thể khác nhau và do đó, làm tăng tính giòn cho vật liệu này. Phụ thuộc vào phương pháp chế tạo hợp kim nó hầu như không đạt được tỷ trọng lí thuyết trong một chi tiết được t ạo ra, do đó làm hợp kim rỗ. Độ rỗ của chúng và có các vi xước nên hợp kim này giòn do đó rất khó khăn trong v i ệc kiểm tra độ rỗ của khối hợp kim nên đôi khi người ta phải kiểm tra toàn diện các giá trị về độ bền. Một số thông số kỹ thuật, giá trị của vật liệu gốm. Hình 1-1: Khoảng phân bố giá trị mô đun đàn hồi của v ật liệu gốm . Hình 1-2: Tỉ trọng lý thuyết (Theoretical Density), nhiệt độ nóng chảy và phân huỷ (Melting Point or Decomposition Temperature) c ủa một số vật li ệu gốm. Hình 1-3: Giá trị giãn nở nhiệt tuyến tính của một vài vật li ệu gốm. . Hình 1-4: Độ dẫn nhiệt của một số loại vật liệu gốm . . CHƯƠNG 1: TỔNG Q UAN I. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU GỐM ( CERAMIC ) I .1 Khái niệm về vật liệu g ốm ( Ceram i c ) Từ Ceramic có nguồn gốc từ tiếng. của gốm. Điểm nóng chảy: 12 75 0 C- 3600 0 C Độ cứng: 15 7 - 3500 DPH Độ bền kéo: 517 - 2400 MPA Mô đun đàn hồi: 15 0- 550 GPA Tỷ trọng: 2. 2E+3 - 1. 7E+4 KG / m3 Độ giãn nở nhiệt: 2. 2E-6 - 1. 78E-5 m / m Độ. tra toàn diện các giá trị về độ bền. Một số thông số kỹ thuật, giá trị của vật liệu gốm. Hình 1- 1: Khoảng phân bố giá trị mô đun đàn hồi của v ật liệu gốm . Hình 1- 2: Tỉ trọng lý thuyết (Theoretical