Bài giảng CĐ vật liêu vô cơ Bài giảng CĐ vật liêu vô cơ 1. 1. Gốm Gốm 2. 2. Thuỷ tinh Thuỷ tinh 3. 3. Ximăng- Beton. Ximăng- Beton. Giới thiệu Giới thiệu  Mục đích: Mục đích:  Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển KHKT Vai trò của vật liệu đối với sự phát triển KHKT  Lịch sử phát triển Lịch sử phát triển  Ứng dụng Ứng dụng Phân loại Phân loại  A. Theo quan điểm hoá học A. Theo quan điểm hoá học  1. Vật liệu kim loại và hợp kim 1. Vật liệu kim loại và hợp kim  2. Vật liệu gốm 2. Vật liệu gốm  3. Vật liệu thuỷ tinh 3. Vật liệu thuỷ tinh  4. Vật liệu kết dính 4. Vật liệu kết dính  5. Vật liệu tổ hợp ( compozit) 5. Vật liệu tổ hợp ( compozit) Phân loại Phân loại  B. Theo đặc tính kỹ thuật B. Theo đặc tính kỹ thuật  1. Vật liệu kim loại 1. Vật liệu kim loại  2. Vật liệu gốm 2. Vật liệu gốm  3. Polyme 3. Polyme  4. Compozit 4. Compozit  5. Vật liệu bán dẫn 5. Vật liệu bán dẫn Chương1. Vật liệu gốm Chương1. Vật liệu gốm  Mỡ đầu Mỡ đầu  Định nghĩa Định nghĩa  Đặc tính chung:- giòn, dể vỡ,dể rạn Đặc tính chung:- giòn, dể vỡ,dể rạn - Độ rắn cao, bền nhiêt,môi trường kiềm, axit, OXH-Khử… - Độ rắn cao, bền nhiêt,môi trường kiềm, axit, OXH-Khử… * Phân loại: - Gốm truyền thống: dân dụng, xây dựng…. * Phân loại: - Gốm truyền thống: dân dụng, xây dựng…. - Gốm kỹ thuật ( gốm tiền tiến): Điên, bán dẫn, quang học… - Gốm kỹ thuật ( gốm tiền tiến): Điên, bán dẫn, quang học… - Gốm sinh học - Gốm sinh học Gốm truyền thống Gốm truyền thống  1. Nguyên liệu: Khoáng vật, sét, hoá phẩm- silicat, aluminosilicat 1. Nguyên liệu: Khoáng vật, sét, hoá phẩm- silicat, aluminosilicat  2. Phương pháp sản xuất 2. Phương pháp sản xuất a. a. Chuẩn bị nguyên liệu : thành phần, nghiền, trộn (sự phân bố,cấp hạt,…), Chuẩn bị nguyên liệu : thành phần, nghiền, trộn (sự phân bố,cấp hạt,…), b. b. Tạo hình ( bàn xoay, ép khô, bán khô, lento, đỗ rót), sấy khô ( lò sấy, phơi khô,) Tạo hình ( bàn xoay, ép khô, bán khô, lento, đỗ rót), sấy khô ( lò sấy, phơi khô,) c. c. sữa chữa dáng hình mộc, phủ men, màu, sữa chữa dáng hình mộc, phủ men, màu, d. d. Nung thiêu kết( lò nung tuynen, lò thường…), Nung thiêu kết( lò nung tuynen, lò thường…), e. e. sản phẩm sản phẩm Gốm kỹ thuật (tiền tiến) Gốm kỹ thuật (tiền tiến)  1. Đáp ứng các ngành CN và KHKT 1. Đáp ứng các ngành CN và KHKT  a. Cấu trúc đặc biệt a. Cấu trúc đặc biệt  b. Tính chất lý, hoá, đặc biệt phù hợp với lĩnh vực sử dụng b. Tính chất lý, hoá, đặc biệt phù hợp với lĩnh vực sử dụng  c. Phương pháp điều chế:đúc rót, pha rắn, sol-gel, phun thuỷ lực pha hơi, kết tinh từ pha thuỷ tinh, thuỷ nhiêt, c. Phương pháp điều chế:đúc rót, pha rắn, sol-gel, phun thuỷ lực pha hơi, kết tinh từ pha thuỷ tinh, thuỷ nhiêt, đồng kết tủa,vận chuyển pha khí, khử điện hoá, Hoá học mềm, nội phân tử… đồng kết tủa,vận chuyển pha khí, khử điện hoá, Hoá học mềm, nội phân tử… So sánh giữa gốm truyền thống và gốm tiền tiến: So sánh giữa gốm truyền thống và gốm tiền tiến: 1. Cấu trúc: Đa tinh thể và đơn tinh thể 1. Cấu trúc: Đa tinh thể và đơn tinh thể 2. Phương pháp điều chế: 2. Phương pháp điều chế: - Nguyên liệu: tùy thuộc thành phần - Nguyên liệu: tùy thuộc thành phần - Phương phấp truyền thống, Các phương pháp rắn – lỏng – khí - Phương phấp truyền thống, Các phương pháp rắn – lỏng – khí 3. Môi trường nung: oxihoa hay khử. 3. Môi trường nung: oxihoa hay khử. 4. Sản lượng sản phẩm: nhiều, ít 4. Sản lượng sản phẩm: nhiều, ít Sự khác nhau của các loại gốm Sự khác nhau của các loại gốm  Môi trường nung(oxh- khử, khí trơ ) Môi trường nung(oxh- khử, khí trơ )  Sản lượng sản phẩm Sản lượng sản phẩm  Giá trị sử dụng: Giá trị sử dụng: a. Dân dụng a. Dân dụng b. Xây dựng b. Xây dựng c. Mỹ nghệ c. Mỹ nghệ d. Kỹ thuật điện , điện tử, công nghệ cao d. Kỹ thuật điện , điện tử, công nghệ cao 2. Cấu tạo và đặc trưng của gốm 2. Cấu tạo và đặc trưng của gốm  2.1. Cấu tạo: 2.1. Cấu tạo:  Trạng thái rắn, thiêu kết. Trạng thái rắn, thiêu kết.  Cấu trúc tinh thể: Cấu trúc tinh thể: a. Loại đơn pha a. Loại đơn pha b. Loại đa pha b. Loại đa pha c. Mạng tinh thể gồm phân mạng anion gói gém chắc đặc ( lập phương, tứ phương, lục phương, đơn c. Mạng tinh thể gồm phân mạng anion gói gém chắc đặc ( lập phương, tứ phương, lục phương, đơn tà, tam tà, mặt thoi, hình thoi) tà, tam tà, mặt thoi, hình thoi) Các cation phân bố vào các hốc trống tứ diện và b Các cation phân bố vào các hốc trống tứ diện và b á á t diện t diện [...]...3.Tính chất       1- Hoá học: - Bền trong môi trường axit, kiềm, Oxi hoá-khử 2 Cơ, lý Bền cơ học, nén, ép, uốn Điện môi, dẫn điện, bán dẫn,siêu dẫn,quang dẫn, từ tính… Thương tích với cơ thể 4 Các phương pháp tổng hợp    a - 1 Điều kiện: - Dựa vào đặc tính sản phẩm - Dựa vào điều kiện kỹ thuật Vật liệu gốm dạng bột ( nano, micro, milimet Thiêu kết bột gốm thành linh kiện( khuôn) Gốm... ngoại IR PP kính hiển vi điện tử SEM, TEM PP BET Phổ cộng hưởng từ hạt nhân… 3 Các phương pháp xác đinh tinh chất hóa lí - Đọ bền cơ, nén , khối lượng riêng, co ngót, tinh chất điện, quang…… Phương pháp điều chế 1 Phương pháp truyền thống -a Phản ứng xẩy ra ở các pha rắn: • • • • Cơ chế: Chất tham gia phản ứng nằm định vị ở vị trí nút mạng của chất đầu Phản ứng xẩy ra ở bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha rắn Ví... MgAl O 2 3 2 4 lập p Lục P Lập phương (1) Cation Al trong Oxit và spinen có SPT= 6( hốc bát diện) Cation Mg trong oxit có SPT = 6, trong spinen = 4 Phân mạng anion oxy trong oxit nhôm chuyển sang spinen Cơ chế  Phản ứng (1) có Entalpy, năng lượng tự do âm phản ứng tự xẩy ra,nhưng tốc độ rất chậm  Al2O3 1200oC mới tạo lớp SP mỏng ở biên giới( giai đoạn tạo mầm)    MgO a Quá trình tạo mầm SP (mỏng)... 3Mg2+ + 4MgO  MgAl O 2 4 Trên mặt biên giới: Al O /MgAl O 2 3 2 4 3Mg2+ - 2Al3+ + 4Al O  3MgAl O 2 3 2 4 Tổng: 4 MgO + 4Al O  4MgAl O 2 3 2 4 Sự phát triển về phía phải gấp 3 lần về phía trái ( gọi cơ chế ngược dòng cation hay Wagner) 2 Tốc độ phản ứng   1 Lớp SP càng dày, sự khuếch tán cation càng khó d ẫn đến tốc độ chậm lại Quá trình khuếch tán ngược dòng quyết định đến tốc độ phản ứng Pt dy/dt... = A e –E*/RT E* năng lượng hoạt động hoá phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của chất Sự phá vỡ mạng lưới cũ tạo mạng lưới mới ( Hiệu ứng J Hedwall) Chất tinh thể mạng lưới bền vững kém hoạt động Chất vô định hình kém bền, hoạt động dễ tham gia phản ứng Phản ứng phân huỷ nhiệt nội phân tử  1 Phản ứng tổng hợp 1 pha rắn mới phân huỷ từ một pha rắn ban đầu có chứa các hợp phần cần thiết cho pha rắn mới... 3Al O 2SiO ) 2 3 2 3 Phản ứng PHNNPT xẩy ra ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với phản ứng xẩy ra giữa các pha rắn Mạng lưới caolinit và metacaolanh Nhiệt động học  Phản ứng pha rắn bao gồm nhiều quá trình cơ bản xẩy ra theo chiều hướng khác nhau và các sản phẩm khác nhau Sản phẩm chính sẽ là phản ứng thuận lợi về mặt nhiệt động học khi ∆G âm nhất   Phản ứng giữa các pha rắn thường tỏa nhiệt Khi Hiệu ứng... rắn,keo,polyme)  sấy  nung  sản phẩm phân) phù) độ) • • • • • • Ưu diểm: Góm bôt, cỡ hạt nhỏ nm, micromet… Màng mỏng, sợi… Nhiệt độ thiêu kết thấp, tinh thể đồng nhất, tinh khiết Khuyết điểm: Giá thành cao 3 Cơ chế: Si(OR) + H O = Si(OH) + ROH 4 2 4 Si(OH) + Si(OH)  (OH) -Si-O-Si(OH)  tạo không gian 3 chiều(gel) 4 4 3 3 . giảng CĐ vật liêu vô cơ Bài giảng CĐ vật liêu vô cơ 1. 1. Gốm Gốm 2. 2. Thuỷ tinh Thuỷ tinh 3. 3. Ximăng- Beton. Ximăng- Beton. Giới thiệu Giới thiệu  Mục đích: Mục đích:  Vai trò của vật liệu. kim 1. Vật liệu kim loại và hợp kim  2. Vật liệu gốm 2. Vật liệu gốm  3. Vật liệu thuỷ tinh 3. Vật liệu thuỷ tinh  4. Vật liệu kết dính 4. Vật liệu kết dính  5. Vật liệu tổ hợp ( compozit) 5. Vật. thuật  1. Vật liệu kim loại 1. Vật liệu kim loại  2. Vật liệu gốm 2. Vật liệu gốm  3. Polyme 3. Polyme  4. Compozit 4. Compozit  5. Vật liệu bán dẫn 5. Vật liệu bán dẫn Chương1. Vật liệu gốm Chương1.