Bài giảng Vật liệu ceramic (Vật liệu silicate) - Chương 1: Mở đầu - Huỳnh Ngọc Minh

Thủy tinh Xi măng 4 VAI TRÒ CÁC HỢP CHẤT SILICAT CHIẾM TỶ LỆ RẤT LỚN TRONG CÁC HỢP CHẤT THIÊN NHIÊN ALUMO-SILICAT TỚI 70% KHỐI LƯỢNG VỎ TRÁI ĐẤT Moät caùch ñôn giaûn, coù theå hieåu caùc hợp chaát silicat laø caùc hôïp chaát coù chöùa nhoùm oxit SiO 2 trong thaønh phaàn. 5 VAÄT LIEÄU CERAMIC  Alumina  Boron Carbide  Chromium Carbide  Graphite  Magnesia  Silicon Carbide  Tungsten Carbide  Zirconia  Clay  Brick  Limestone  Granite Được tạo thành từ các hợp chất hóa học giữa các nguyên tố kim loại và phi kim loại. Rất phong phú, đa dạng về thành phần hóa học và tính chất. 6 NỘI DUNG TRÌNH BÀY MỞ ĐẦU GỐM SỨ VÀ VẬT LIỆU CHỊU LỬA THỦY TINH, GỐM THỦY TINH, GEOPOLYMER XI MĂNG, BÊ TÔNG VÀ MỘT SỐ LOẠI VẬT LiỆU KHÔNG NUNG 7 Ceramics 9 10 11 VẬT LiỆU CERAMIC TRUYỀN THỐNG (CỔ ĐiỂN) Traditional or Classical Ceramics  GỐM SỨ (CLAY PRODUCTS)  THỦY TINH (GLASS)  XI MĂNG (CEMENT)  VẬT LiỆU CHỊU LỬA (REFRACTORY)  VẬT LiỆU MÀI (ABRASIVES) 12 VL CERAMIC TIÊN TiẾN ADVANCED CERAMICS Ceramic knife Biomaterials Magnetic materials Electronic materials  SENSOR  THERMAL PROTECTION SYSTEM  BIOCERAMICS  MAGNETIC MATERIALS  ELECTRONIC MATERIALS -Semi conductor -Super conductor 13 CAÙC KIEÅU LIEÂN KEÁT TRONG VAÄT LIEÄU CERAMIC  laø keát hôïp giöõa lieân keát ion vaø lieân keát coäng hoùa trò Naêng löôïng lieân keát trong vaät lieäu ceramic laø töông ñoái lôùn khoaûng 100-500 kJ/mol (kim loaïi laø 60-250kJ/mol) Aûnh höôûng: quyeát ñònh ñeán caùc tính chaát ñaëc tröng cuûa vl ceramic: nhieät ñoä noùng chaûy, maät ñoä, ñoä cöùng, ñoä gioøn, caùch ñieän ? 15 Caáu truùc hôïp chaát Silicat vaø alumo- Silicat  Töù dieän phoái trí cô baûn [Si0 4 ] -4  Bốn ion O2- bao quanh ion Si 4+  Khoaûng caùch Si – O: 1.62A0  R A /R K = 0,39  Số phối trí : 4  Al3+ coù theå thay theá moät phaàn Si 4+ 16  Töù dieän [ SiO 4 ] 4- coù khaû naêng lieân keát vôùi nhau vaø vôùi cation khaùc.  Caùc töù dieän [ SiO 4 ] 4- lieân keát vôùi nhau, coù theå chung 1, 2, 3, hoaëc 4 ñænh, nhôø ñoù caùc hôïp chaát Silicat raát ña daïng. Caáu truùc hôïp chaát Silicat vaø alumo-Silicat 17 Crystalline & non-crystalline silica Note, relatively open structure but large bond strength (e.g. quartz: density = 2.65 g/cm3, mp = 1710oC) Non-crystalline form: fused silica or vitreous silica 18 Silicate glasses Amorphous silica forms a “network” with relatively large open areas where foreign atoms and particles may be easily introduced. Silicates: amorphous silica with impurities Sodium-silicate glass non-crystalline silica 20 VAÄT LIEÄU CERAMIC COÙ CAÁU TRUÙC ÑA PHA, ÑA TINH THEÅ Cấu trúc: là đặc điểm về cấu tạo của vật liệu, được xác định bởi: - Kích thước hạt, hình dạng, cách phân bố, sự định hướng và sự tiếp xúc giữa các hạt. - Số lượng và chất lượng của thành phần pha. - Độ rỗng xốp. Tính đồng nhất về cấu trúc cao sẽ làm tăng tính chất của vật liệu. Cấu trúc của vật liệu Ceramic là hệ thống gồm nhiều pha phức tạp bao gồm các pha tinh thể, pha thủy tinh và pha khí. 21 TÍNH CHAÁT VAÄT LIEÄU CERAMIC Toàn taïi traïng thaùi tinh theå vaø traïng thaùi voâ ñònh hình Nhieät ñoä noùng chaûy cao, beàn hoùa cao Beàn neùn vaø khaû naêng chòu maøi moøn cao  Beàn keùo, beàn uoán thaáp Phaàn lôùn caùch ñieän, caùch nhieät toát (ñoä daãn ñieän vaø daãn nhieät töông ñoái thaáp) Gioøn ôû nhieät ñoä thöôøng 22 TÍNH CHAÁT VAÄT LIEÄU CERAMIC Ñoä beàn cô hoïc lyù thuyeát cuûa vaät lieäu: (theo ñoä beàn lieân keát nguyeân töû): Ϭlt=(2E.γ/α) 1/2 (γ: nl bm rieâng, α: khoaûng caùch nguyeân töû) Tuy nhieân ñoä beàn thöïc teá cuûa VL voâ cô thaáp hôn nhieàu (vd: ñoä beàn thöïc teá cuûa thuûy tinh chæ baèng 1/100 ñoä beàn lyù thuyeát) do tình traïng khuyeát taät treân beà maët (caùc veát nöùt teá vi), hình daïng vaø kích thöôùc caùc haït tinh theå, boït khí). Ñoä beàn thöïc teá dao ñoäng trong moät phaïm vi roäng do caùc khuyeát taät phaân boá mang tính thoáng keâ. 23 Properties of Ceramics 24 VẬT LIỆU SILICATE đồ đất nung 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 25 26 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ DÂN DỤNG 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 27 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ XÂY DỰNG: GẠCH 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 28 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ XÂY DỰNG: NGÓI 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 29 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ XÂY DỰNG: GẠCH TRANG TRÍ 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 30 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ VỆ SINH 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 31 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ MỸ NGHỆ  . 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 32 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ ĐiỆN 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 33 VẬT LIỆU SILICAT GỐM SỨ HÓA HỌC 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT 34 VẬT LIỆU SILICAT CÁC VẬT LiỆU KHÁC 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT SỨ DỆT VẬT LiỆU MÀI 35 VẬT LIỆU SILICAT VẬT LiỆU CHỊU LỬA  là loại vật liệu sử dụng ở nhiệt độ cao, thường dùng để xây dựng các lò công nghiệp, buồng đốt nhiên liệu. 14/12/2021 VẬT LIỆU SILICAT