tailieunhanh - Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 7 – TS. Lê Văn Thăng

Bài giảng “Cơ sở khoa học vật liệu – Chương 7: Khuyết tật trong cấu trúc” cung cấp cho người học các kiến thức: Khái niệm, khuyết tật điểm, khuyết tật đường, khuyết tật mặt, khuyết tật thể tích. | Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu Chương 7 TS. Lê Văn Thăng CHƯƠNG 7 KHUYẾT TẬT TRONG CẤU TRÚC 1 Khái niệm Cấu trúc tinh thể của vật liệu thường gồm một số rất lớn nguyên tử chứa trong một thể tích nhỏ nên dễ xảy ra các sai lệch trong sự sắp xếp nguyên tử. Ví dụ Với Fe Bcc a 2 n 2 có 2 2 3 8 ngtử cm3 Các sai lệch trong sắp xếp nguyên tử được gọi là các khuyết tật mất trật tự sai lệch sai hỏng sai sót defect và có thể tồn tại ở các dạng Sai lệch ở các nguyên tử riêng lẽ gọi là khuyết tật điểm Point defects Sai lệch ở các dãy nguyên tử gọi là khuyết tật đường Linear defects Sai lệch ở các mặt nguyên tử gọi là khuyết tật mặt Planar defects Sai lệch ở các cụm nguyên tử gọi là khuyết tật thể tích Volume defects Trong thực tế để sản xuất một vật liệu ở quy mô công nghiệp thường khó đạt được độ tinh khiết 100 vì vậy sản phẩm thường chứa tạp chất. Ngoài ra trong một vài trường hợp để nhận được một tính chất nào đó của vật liệu người ta lại cố ý thêm vào các nguyên tử khác thường gọi là phụ gia . Trong giáo trình này người ta xem các nguyên tử lạ dù được thêm vào vô tình hay cố ý đều tạo ra khuyết tật và được gọi là tạp chất 2 Ví dụ Thêm Sn Bi vào Pb để giảm nhiệt độ nóng chảy làm vật liệu hàn . Các khuyết tật sai lệch và tạp chất đều ảnh hưởng lớn đến tính chất vật liệu Ví dụ Độ dẫn điện của Si rất kém nhưng thêm một lượng nhỏ P để tạo bán dẫn loại n thì độ dẫn điện sẽ tăng lên đáng kể. Khuyết tật điểm Tạo nút trống nguyên tử xen kẽ Vacancies interstitials Trong tinh thể nguyên tử luôn dao động xung quanh vị trí cân bằng của mình. Khi một số nguyên tử có năng lượng đủ lớn biên độ dao động lớn sẽ bứt ra khỏi vị trí cân bằng và để lại những nút trống. Sau khi rời khỏi vị trí cân bằng các nguyên tử có thể xen kẽ giữa các nút mạng tạo nút trống và nguyên tử xen kẽ theo cơ chế sai hỏng Frenkel Nguyên tử có thể di chuyển ra biên giới tinh thể và chỉ tạo ra các nút trống tạo nút trống theo cơ chế sai hỏng Schottky . Các nút trống và nguyên