Đang tải... (xem toàn văn)
tiểu luận vật liệu vô cơ
BÀI THUYẾT TRÌNH BÀI THUYẾT TRÌNH Chủ đề: Vật Liệu Vô Cơ GVHD: Nội Dung Chính I Khái niệm phân loại II Đặc điểm cấu trúc tính chất vật liệu vô III Một số vật liệu vô điển hình IV Ứng dụng vật liệu vô đời sống kỹ thuật I Khái niệm phân loại Khái niệm Vật liệu vô tạo thành từ hợp chất hóa học giữa: - Kim loại (Me) với kim bao gồm B, C, N, O Si (bán kim loại hay bán dẫn) bao gồm borit, cacbit, nitrit, ôxyt, silixit kim loại hay - Các kim kết hợp với cacbit, nitrit, ôxyt bo silic (SiC, BN, SiO2) Hình 1.1 Sơ đồ biểu diễn nguyên tố khả kết hợp chúng tạo nên hệ vật liệu vô Phân loại a Theo đặc điểm kết hợp - Có nhóm chính: Gốm kim loại chịu lửa Thủy tinh gốm thủy tinh Xi măng bê tông b Theo cấu trúc - Có nhóm: Đơn pha: thủy tinh SiO2 , gốm oxit,… Đa pha: hầu hết vật liệu vô II Đặc điểm cấu trúc tính chất vật liệu vô Liên kết nguyên tử vật liệu vô - Vật liệu vô kết hợp nguyên tố phi kim với kim loại, chúng với - Vì liên kết nguyên tử vật liệu vô liên kết kim loại mà có liên kết ion liên kết đồng hóa trị Tỷ lệ liên kết ion số hợp chất sau K–O 90% Al – O 60% Mg – O 80% B–O 45 % Zn – O 63% Si – O 40% Ti – O 67% C–O 22% - Năng lượng liên kết vật liệu vô tương đối lớn, khoảng 100 đến 500kJ/mol (cao kim loại, 60 đến 250kJ/mol) nên có nhiệt độ nóng chảy cao, mật độ cao, cứng, giòn, suốt cách điện cao Trạng thái tinh thể vô định hình - Vật liệu vô tồn trạng thái khác Trạng thái tinh thể ( đơn oxit, SiC ) Trạng thái vô định hình ( thủy tinh ) Tồn trạng thái tinh thể vô định hình ( sứ, gốm thủy tinh ) a Trạng thái tinh thể - Phần lớn vật liệu vô có cấu trúc mạng tinh thể ion - Các cấu trúc điển hình vật liệu vô liên kết ion là: MX, MX2(M2X), MmNnPp Trong đó: M, N cation kim loại, X anion kim - Ví dụ: kiểu NaCl, CoCl, ZnS,… Cấu trúc MX - Nhiều vật liệu vô hợp chất cation anion hóa trị nên số lượng nguyên tử tham gia nhau, tạo nên công thức MX (M - cation kim loại, X- anion kim) Hình 1.2 ô sở mạng NaCl CsCl - Khi ximăng hòa trộn với nước ta vữa ximăng, bị hyđrat hóa theo phản ứng: (3CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2 (2CaO.SiO2) + 6H2O → 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2 - Để đặc trưng cho độ bền học người ta dùng tiêu mác xi măng - Ví dụ: ký hiệu PC300 xi măng poclan mác 300 có độ bền nén 30MPa Một số hình ảnh xi măng b Bêtông - Bêtông chế tạo từ hỗn hợp vật liệu silicat với kích thước hạt khác nhau: gồm sỏi đá dăm, cát vàng, ximăng để tạo mật độ cao cho bêtông - Khi trộn với nước hạt cát điền vào chỗ trống viên sỏi, đá dăm, ximăng chen vào khoảng trống hạt cát - Bề mặt hạt cát, sỏi, đá dăm xúc tiến tạo mầm ký sinh cho trình kết tinh hợp chất hyđrat ximăng - Độ bền bê tông phụ thuộc vào mác xi măng tỷ lệ xi măng: cốt liệu, nước, hàm lượng lỗ xốp… - Bê tông giống gốm, có độ bền nén cao, độ bền kéo thấp - Để tăng độ bền kéo uốn cho bê tông người ta chế tạo bê tông cốt thép cao bê tông dự ứng lực Một số hình ảnh bê tông Vật liệu sợi vô a Sợi thủy tinh - Sợi thủy tinh hệ boroalumo silicat dùng để làm cốt liệu cho composite polyme - Công nghệ chế tạo sợi thủy tinh bao gồm việc kéo sợi thủy tinh qua khuôn gốm, sử lý bề mặt sợi, dệt đan thành vải thủy tinh - Giới hạn bền kéo khoảng 1000 – 1500 MPa Một số hình ảnh sợi thủy tinh b Sợi cacbon - Vật liệu cacbon bao gồm kim cương, graphit, cacbon thủy tinh sợi cacbon - Sợi cacbon chế tạo từ tơ nhân tạo, sau nhiệt phân để tạo mạch vòng 2000C nung 15000 C đến 20000C - Sợi cacbon có cấu trúc lục giác, mặt đáy định hướng theo chiều trục sợi - Sợi cacbon có độ bền cao khoảng 2000 - 3000 MPa IV Ứng dụng vật liệu vô đời sống kỹ thuật Trong đời sống - Vật liệu vô sử dung nhiều như: chảo chống dính, giả (sứ), chống thấm, khớp xương nhân tạo, giấy nhám - Vật liệu vô sử dụng nhiều công trình như:bê tông, gạch men (công nghệ ceramic),… Một số hình ảnh vật liệu vô đời sống Trong kỹ thuật - Được sử dụng linh kiện công nghiệp tiên tiến chế tạo từ nguyên liệu qua gia công đặc biệt xử lý hoá học,… - Các linh kiện điện tử : tụ điện điện thoại di động Tivi hình tinh thể lỏng, bếp mặt kiếng ceramic, máy sưởi điều hòa… - Các ứng dụng lĩnh vực pin nhiên liệu quan tâm Trong pin nhiên liệu sử dụng nguồn lượng Hydro Oxy Một số hình ảnh vật liệu vô kỹ thuật - Nhìn chung vật liệu vô tạo phận quan trọng loạt sản phẩm, gồm tụ cách điện, bugi đánh lửa, pin nhiên liệu, áo chống đạn, tua-bin khí, que hạt nhân, ổ bi chịu nhiệt cao, vật liệu cấu trúc chịu nhiệt cao chắn nhiệt, vât liệu tinh thể Nhược điểm vật liệu vô - Dễ dàng vỡ bị rơi - Do so sánh với kim loại tính giòn/ dễ vỡ vấn đề vật liệu vô - Bằng cách sử dụng kỹ thuật nung gia nhiệt hay sử dụng hỗn hợp khí lò nung nung cứng sản phẩm, nghiên cứu kỹ thuật tăng cường độ gắn kết vật liệu để tăng độ bền phát triển mạnh Kết thúc Cảm ơn thầy bạn lắng nghe CẢM ƠN ! [...]... qua pha vô định hình và các bọt khí - Ví dụ: gốm chịu lửa, gốm thủy tinh, sứ,… - Vật liệu vô cơ tinh thể luôn tồn tại dưới dạng đa tinh thể và nhiều khuyết tật II Một số vật liệu vô cơ điển hình 1 Gốm và vật liệu chịu lửa - Là nhóm vật liệu vô cơ đa pha và đa tinh thể, gồm một phần tổ chức là các pha tinh thể và một phần vô định hình nằm xen nhau - Hàm lượng pha tinh thể và độ hạt của nó quyết định độ... nhanh cũng nhận được trạng thái vô định hình a.Sơ đồ cấu trúc của tinh thể thạch anh (SiO2), b Thủy tinh thạch anh (SiO2), c Thủy tinh natri silicat (Na2O – SiO2) 3 Vật liệu đa pha và đa tinh thể - Vật liệu vô cơ có thể tồn tại ở trạng thái tinh thể và vô định hình, đó là các vật liệu đa pha - Trong vật liệu đa pha, pha chính là pha tinh thể liên kết với nhau qua pha vô định hình và các bọt khí - Ví... Các loại vật liệu chiệu lửa khác: là các vật liệu được chế tạo bằng phương pháp nóng chảy rồi đúc thành gạch và vật liệu trên cơ sở graphit và SiC ng nghệ chế tạo vật liệu gốm - Gồm hai loại công nghệ gốm tinh và gốm thô - Công nghệ sản xuất gốm tinh: dùng chế tạo các gốm có công dụng đặc biệt - Công nghệ gốm thô: công nghệ này được sử dụng sản xuất gốm xây dựng, gia dụng, nỹ nghệ và vật liệu chiệu... Cấu trúc MmNnXp - Một số vật liệu vô cơ có thể được tạo thành trên cơ sở mạng tinh thể của hai hay nhiều loại cation (M, N) Ví dụ BaTiO3 , trong đó Ba2+ nằm ở đỉnh hình lập phương, Ti4+- tâm khối hình lập phương, O2 - tâm các mặt bên Hình 1.4 Mạng tinh thể của BaTiO3 Đa diện phối trí và mạng tinh thể - Các đa diện phối trí liên kết với nhau tạo thành mạng tinh thể vật liệu vô cơ qua đỉnh, cạnh hoặc mặt... thành phần gốm như:gạch 900 sứ 1400 2 Thủy tinh và gốm thủy tinh a Khái niệm - Thủy tinh là vật liệu vô cơ có cấu trúc vô định hình được chế tạo theo công nghệ nấu chảy, sau đó tạo hình bằng cách kéo, cán, ép, thổi ở trạng thái mềm - Cũng như gốm, thủy tinh được sử dụng rất rộng rãi trong kỹ thuật và đời sống Nguyên liệu để sản xuất thủy tinh cũng phổ biến và rẻ tiền b Các loại thủy tinh và gốm thủy tinh... gốm thô: công nghệ này được sử dụng sản xuất gốm xây dựng, gia dụng, nỹ nghệ và vật liệu chiệu lửa Sơ đồ sản xuất gốm tinh Tạo bởi phân loại Phối liệu nghiền trộn ép Thiêu kết Gia công cơ Sơ đồ sản xuất gốm thô: Nguyện liệu thô Gia công Phối liệu nhào nguyên liệu luyện Tạo hình Sấy Nung - Để tạo hình có thể dùng: - Phương pháp dẻo - Phương pháp bán khô - Phương pháp đúc rót - Sau khi được tạo hình gốm... nghiệp hóa chất, dược phẩm, đồ gia dụng, màn hình ti vi - Thủy tinh sợi mảnh (d > 100 um) có độ bền cơ học đặc biệt cao, từ 1.000 – 1500 MPa, được sử dụng làm cốt liệu cho composite - Thủy tinh xốp được dùng làm vật liệu cách nhiệt Một số vật liệu thủy tinh - Các loại thủy tinh khác: Các loại thủy tinh hệ SiO2 – B2O3 – Na2O (borosilicat); SiO2 – Al2O3 – Na2O (alumo silicat); SiO2 – PbO – Na2O (chì silicat);... MgO(2850), Zr(2500 2600) - Gốm oxit loại này có thành phần vô định hình rất ít 1 – 2 % ) còn lại là một pha có cấu trúc tinh thể ( 98 – 99% ) Gốm oxit gồm các loại sau: Gốm corin đông (-) Gốm pericla (MgO) Gốm spinel (MgO.) Gốm trên cơ sở Ti Gốm rutil Gốm titanat Gốm PZT (PbOZr-PbOTi) Gốm trên cơ sở Fvà các oxit kim loại nặng c Gốm trên cơ sở các hợp chất không chứa ôxy - Cacbit silic (SiC):... Si-C: có độ bền cao hơn năm lần, chịu được nhiệt độ cao, bền trong môi trường axit, kiềm và siêu dẻo ở 1600 u lửa - Là loại vật liệu sử dụng trong các lò (luyện kim, thủy tinh, lò hơi…) và các thiết bị công nghệp làm việc ở nhiệt độ cao, có nhiệt độ chịu lửa lớn hơn 1520 mà tại đó vật liệu hình chóp bị đánh gục theo quy định Phần lớn là gốm thô - Đinat (silica) với thành phần > 93% SiO2 sản xuất bằng phương... dụng các nguyên liệu như thạch anhtràng thạch , để điều chỉnh thành phần và tính chất sản phẩm - Gốm silicat có loại tráng men và không tráng men Theo đặc điểm cấu trúc có hai loại gốm thô và gốm tinh - Gốm silicat được sử dụng trong xây dựng, đồ gia dụng và trong công nghiệp b Gốm oxit - Gốm oxit trên cơ sở oxit có nhiệt độ nóng chảy cao - Đây là loại gốm tinh được chế tạo trên cơ sở các ôxit có ... hết vật liệu vô II Đặc điểm cấu trúc tính chất vật liệu vô Liên kết nguyên tử vật liệu vô - Vật liệu vô kết hợp nguyên tố phi kim với kim loại, chúng với - Vì liên kết nguyên tử vật liệu vô liên... II Đặc điểm cấu trúc tính chất vật liệu vô III Một số vật liệu vô điển hình IV Ứng dụng vật liệu vô đời sống kỹ thuật I Khái niệm phân loại Khái niệm Vật liệu vô tạo thành từ hợp chất hóa học... thái tinh thể vô định hình, vật liệu đa pha - Trong vật liệu đa pha, pha pha tinh thể liên kết với qua pha vô định hình bọt khí - Ví dụ: gốm chịu lửa, gốm thủy tinh, sứ,… - Vật liệu vô tinh thể