MÅÍ ÂÁƯU
Trong lëch sỉí phạt triãøn ca x häüi loi ngỉåìi chụng ta â sỉí dủng ráút nhiãưu loải
váût liãûu khạc nhau, våïi tênh nàng sỉí dủng ca chụng cng ngy cng cao hån. Âáưu tiãn l
thåìi k âäư âạ, sau âọ tiãún âãún thåìi âải âäư âäưng, âäư sàõt.v .v. Cho âãún ngy nay l mäüt loảt
cạc loải váût liãûu måïi nhỉ : composit, ceramit, pälyme. v.v. Cạc loải váût liãûu ny (âàûc biãût
l kim loải & håüp kim, cng våïi cạc loải váût liãûu måïi) â gọp pháưn thục âáøy sỉû phạt triãøn
ca x häü loi ngỉåìi mäüt cạch nhanh chọng.
Ngy nay trong cạc lénh vỉûc cäng nghiãûp, qúc phng, âåìi säúng...âi h
i váût liãûu
sỉí dủng cáưn phi cọ ráút nhiãưu tênh cháút khạc nhau. Vê dủ : khi thç cáưn cọ tênh dáùn âiãûn ráøt
cao âãø dng trong ngnh âiãûn lỉûc, lục lải u cáưu cọ âäü cỉïng låïn âãø lm cạc loải dủng củ
càõt gt kim loải, khi lải cáưn cọ âäü bãưn låïn âãø lm cạc cáúu kiãûn xáy dỉûng, hồûc phi cọ tênh
do cao âãø cạn, dáûp, kẹo ngüi, hay cáưn âäü bãưn cao nhỉng khäúi lỉåüng riãng nh âãø dng
trong cäng nghiãûp hng khäng...Táút c cạc u cáưu ny âãưu cọ thãø âỉåüc âạp ỉïng båíi váût
liãûu kim loải cng nhỉ cạc loải váût liãûu måïi.
Män váût liãû
u hck s trang bë cho sinh viãn nhỉỵng kiãún thỉïc cå bn ca cạc loải
váût liãûu chênh : tinh thãø, cạc håüp kim, bạn dáùn v ion, cäüng họa trë ... cng nhỉ kiãún thỉïc vãư
xỉí l nhiãût ca chụng. Mủc âêch ca män hc ny giụp cho sinh viãn hiãøu r cạc loải váût
liãûu khạc nhau dỉûa trãn mäúi quan hãû giỉỵa cáúu trục (liãn kãút họa hc, kiãøu mảng tinh thãø) v
cå l tênh, thỉûc hnh âỉåüc cạc thê nghiãûm cå bn âãø xạc âënh cå tênh ca váût liãûu v biãút lỉûa
chn váût liãûu ph håüp nháút âạp ỉïng nhu cáưu sỉí dủng sau ny. Khi nghiãn cỉïu mäüt váût liãûu
báút k chụng ta âãưu dỉûa vo bäún cỉûc cå b
n sau âáy : Kãút cáúu ca cáúu trục, cạc tênh cháút,
sỉû täøng håüp cạc phỉång phạp gia cäng v hiãûu qu sỉí dủng ca nọ. Mäüt sn pháøm cọ thãø
gäưm hng chủc loải váût liãûu khạc nhau tảo nãn. Vê dủ ä tä RENAULT CLIO 1,2 RN ca
Phạp gäưm mỉåìi mäüt loải váût liãûu sau âáy tảo nãn :
1- Thẹp táúm 40,9% 2-Thẹp hçnh 10,9%
2-Gang 11,3% 4-Håüp kim nhäm 4,2%
5-Cạc kim loải mu khạc 3,9%
6-Cháút do 10,2% 7-Cháút do ân häưi 3,4%

säú lỉåüng âiãûn tỉí. Säú ny âỉåüc âàûc trỉng bàòng säú thỉï tỉû (Z) trong bng tưn hon
Menâãlãẹp. Khäúi lỉåüng ngun tỉí bàòng khäúi lỉåüng hảt nhán ca nọ vç khäúi lỉåüng ca
präton v nåtron låïn hån ráút nhiãưu so våïi khäúi lỉåüng âiãûn tỉí. Våïi cng khäúi lỉåüng âiãûn tỉí
v präton, hảt nhán cọ thãø chỉïa säú lỉåüng nåtron khạc nhau v tảo nãn cạc âäưng vë ca cng
mäüt ngun täú họa hc.
Xạc sút tçm tháúy âiãûn tỉí trãn mäüt qu âảo nạo âọ xung quanh hảt nhán âỉåüc xạc
âënh bàòng bäún tham säú gi l säú lỉåüng tỉí. Cọ nghéa l trảng thại nàng lỉåüng ca mäùi âiãûn
tỉí trong ngun tỉí âỉåüc xạc âënh båíi bäún säú lỉåüng tỉí. Cạc säú lỉåüng tỉí gäưm cọ :
a-Säú lỉåüng tỉí chênh n : cọ cạc giạ trë bàòng 1, 2, 3, 4... xạc âënh nàng lỉåüng cho
phẹp ca âiãûn tỉí. Cạc âiãûn tỉí cọ cng säú
lỉåüng tỉí chênh n håüp thnh mäüt låïp âiãûn tỉí. Cạc
låïp âiãûn tỉí láưn lỉåüt l : K, L, M, N... tỉång ỉïng våïi n = 1, 2, 3, 4 ...
b-Säú lỉåüng tỉí phỉång vë l : xạc âënh cạc giạ trë cho phẹp ca mämen xung lỉåüng
qu âảo, cọ trë säú bàòng 0, 1, 2, 3... (n - 1). Cạc âiãûn tỉí våïi l khạc nhau ca cng låïp tảo
thnh nhỉỵng phán låïp tỉång ỉïng, k hiãûu láưn lỉåüt l s, p, d, f...ỉïng våïi l = 0, 1, 2, 3...
c-Säú lỉåüng tỉí tỉì m
l
: xạc âënh kh nàng âënh hỉåïng cho phẹp ca vẹc tå mämen
xung lỉåüng qu âảo âäúi våïi chiãưu ca tỉì trỉåìng bãn ngoi, cọ trë säú bàòng 0, .
1, 2, 3... l±±± ±
d-Säú lỉåüng tỉí spin m
s
: xạc âënh kh nàng âënh hỉåïng ngỉåüc chiãưu nhau ca vẹc tå
mämen xung lỉåüng spin ca âiãûn tỉí, m
s
=
1/2.±

Ngoi ra sỉû phán bäú âiãûn tỉí theo cạc mỉïc khạc nhucon phi tn theo ngun l
loải trỉì Pauly : mäùi trảng thại våïi ba säú lỉåüng tỉí n, l, m

l+1
= h
ν
våïi h = 6,627.10
-27
ec.s (hàòng säú Planck)

2
1.1.2.Cạc loải liãn kãút ngun tỉí thỉåìng gàûp :
Trong cháút ràõn thỉåìng gàûp bäún loải liãn kãút sau âáy : liãn kãút âäưng họa tri, liãn kãút
ion, liãn kãút kim loải, liãn kãút häùn håüp v liãn kãút Vanderval.
1-Liãn kãút âäng họa trë :
Liãn kãút ny tảo ra khi hai hồûc nhiãưu ngun tỉí gọp chung nhau mäüt säú âiãûn tỉí ãø
cọ â tạm âiãûn tỉí åí låïp ngoi cng (âiãûn tỉí họa trë). Vê dủ liãn kãút âäưng họa trë giỉỵa hai
ngun tỉí clo trong phán tỉí Cl
2
. Hai ngun tỉí ny cọ säú âiãûn tỉí låïp ngoi cng l 7. Do
váûy chụng phi gọp chung hai âiãûn tỉí låïp ngoi cng âãø â tạm âiãûn tỉí.
Âàûc âiãøm ca liãn kãút âäưng họa trë :
1-Liãn kãút cọ tênh âënh hỉåïng, nghéa l xạc sút täưn tải cạc âiãûn tỉí liãn kãút låïn
nháút theo phỉång näúi tám cạc nguyn tỉí.
2-Cỉåìng âäü liãn kãút phủ thüc ráút mảnh vo âàûc tênh liãn kãút giỉỵa cạc âiãûn tỉí họa
trë våïi hảt nhán. Vê dủ cạc bon åí dảng âa hçnh kim cỉång cọ liãn kãút âäưng họa trë ráút mảnh
vç bäún âiãûn tỉí họa trë (trong säú sạu âiãûn tỉí) liãn kãút háưu nhỉ trỉûc tiãúp våïi hảt nhán. Do váûy
nhiãût âäü nọ
ng chy ca nọ cao hån 3550
o
C. Trong khi âọ thiãúc (Sn) cọ liãn kãút âäưng họa trë
ráút úu vç bäún âiãûn tỉí họa trë (trong säú 50 âiãûn tỉí) nàòm xa hảt nhán nãn lỉûc liãn kãút úu âäúi
våïi hảt nhán do âọ nhiãût âäü nọng chy tháúp 270

nghéa l cạc âiãûn tỉí cho v nháûn nàòm gáưn hảt nhán. Liãn kãút ion l loải liãn kãút khäng âënh
hỉåïng. Vê dủ : hydrä tảo våïi F, Cl, Br, I cạc håüp cháút HF, HCl, HBr, HI cọ nàng lỉåüng liãn
kãút láưn lỉåüt l 5,81; 4,44; 3,75 v 3,06 eV/mol.
3-Liãn kãút kim loải :
Cạc ion dỉång kim loải tảo thnh mảng xạc âënh, âàût trong khäng gian âiãûn tỉí tỉû
do chung. Nàng lỉåüng liãn kãút l täøng håüp lỉûc âáøy v hụt ténh âiãûn giỉỵa cạc ion dỉång v
máy âiãûn tỉí tỉû do . Liãn kãút kim loải thỉåìng âỉåüc tảo nãn tỉì nhỉỵng ngun tỉí cọ êt âiãûn tỉí
họa trë. Vê dủ : cạc ngun tỉí
åí nhọm IA trong bng tưn hon Menâãlãep våïi mäüt âiãûn tỉí
họa trë cọ tênh kim loải âiãøn hçnh. Cng âi vãư bãn phi ca bng tưn hon tênh cháút âäưng
họa trë trong liãn kãút cng cao. Cạc cháút ràõn cọ liãn kãút kim loải trong cáúu trục tinh thãø ca
nọ cọ tênh âäúi xỉïng cao.

3

+
+
+
+
+
- -
+
- -
+
- -
+
+
+
+
-

"chung" bë biãún dảng v tảo thnh ngáùu cỉûc âiãûn, âọ l tiãưn täú ca liãn kãút ion. Tênh
ion ca liãn kãút s cng låïn nãúu sỉû khạc nhau vãư tênh ám âiãûn ca cạc ngun tỉí cng låïn.
Vê dủ : Na cọ tênh ám âiãûn bàòng 0,9 cn Cl cọ tênh ám âiãûn bàòng 3,0. Do váûy trong liãn kãút
NaCl gäưm khong 58% liãn kãút ion v 48% liãn kãút âäưng họa trë. Táút c nhỉỵng liãn kãút dë
cỉûc âãưu mang tênh cháút häùn håüp giỉỵa liãn kãút ion v âäưng họa trë
5-Liãn kãút úu (liãn kãút Val der Val) :
Liãn kãút âäưng họa trë cho phẹp gii thêch sỉû tảo thnh cạc phán tỉí nhỉ nỉåïc (H
2
O)
hay poltylen (C
2
H
4
)
n
nhỉng khäng thãø gii thêch sỉû tảo thnh mäüt säú váût ràõn tỉì nhỉỵng
phán tỉí trung ha nhỉ nỉåïc âạ, polyme...
Trong nhiãưu phán tỉí cọ liãn kãút âäưng họa trë, do sỉû khạc nhau vãư tênh ám âiãûn ca
cạc nguøn tỉí, trng tám âiãûn têch dỉång v âiãûn têch ám khäng trng nhau s tảo thnh
ngáùu cỉûc âiãûn v phán tỉí bë phán cỉûc. Liãn kãút Val der Val l liãn kãút do hiãûn tỉåüng hụt
nhau giỉỵa cạc ngun tỉí hồûc phán tỉí bë phán cỉûc åí trảng thại ràõn . Âáy l loải liãn kãút úu,
ráút dãù bë phạ hy do ba âäüng nhiãût. Do váûy cạc cháút ràõn trãn cå såí liãn kãút Val der Val cọ
nhiãût âäü nọng chy tháúp.
1.2.CÁÚU TẢO MẢNG TINH THÃØ L TỈÅÍNG :
1.2.1.Cạc khại niãû
m cå bn :

4
1-Màût tinh thãø : trong kim loải cạc ngun tỉí sàõp xãúp cọ tráût tỉû , tỉïc l chụng âãưu nàòm
trãn nhỉỵng màût phàóng song song v cạch âãưu nhau gi l màût tinh thãø .Táûp håüp vä säú cạc

2- Láûp phỉång tám màût A1 (diãûn tám) : Cạc ngun tỉí nàòm åí cạc âènh v tám ca cạc
màût bãn . Nãúu coi cạc ngun tỉí l hçnh cáưu v biãøu diãùn gáưn nhỉ tháût thç ngun tỉí nàòm åí
âènh v tám ca cạc màût bãn thç tiãúp xục våïi nhau .Cạc ngun tỉí cn lải khäng tiãúp xục
våïi nhau . Khong cạch gáưn nháút giỉỵa hai ngun tỉí l d =
2
2a
v r =
4
2a
. Kiãøu mảng
ny chè cọ mäüt thäng säú mảng l a . Thỉåìng gàûp trong cạc kim loải Fe
γ
, Cu, Ni, Al, Pb...Säú
sàõp xãúp ca mảng A1 l K12.
3-Sạu phỉång xãúp chàût A3 (lủc giạc xãúp chàût) : Cạc ngun tỉí nàòm åí cạc âènh v åí
tám hai màût âạy ca hçnh làng trủ lủc giạc âãưu .Ba ngun tỉí nàòm åí trung tám ba làng trủ
tam giạc cạch nhau .Sạu phỉång xãúp chàût cọ hai thäng säúù mảng l a v c , tè säú c/a gi l hãû
säú xãúp chàût .Trong trỉåìng håüp l tỉåíng
3
8
=
a
c

≈
1,633 .Trong thỉûc tãú tè säú c/a khäng
âụng l 1,633 m dao âäüng trong trong khong 1,57
÷
1,64 v cng âỉåüc coi l xãúp chàût .
Cạc kim loải cọ kiãøu mảng ny l : Zn, Cd, Co

1.Sai lãûch âiãøm :
Sai lãûch âiãøm l cạc sai lãûch cọ kêch thỉåïc ráút nh theo ba chiãưu âo khäng gian (cåỵ
kêch thỉåïc ngun tỉí). Cọ cạc dảng sau : nụt träúng, ngun tỉí xen k v ngun tỉí tảp cháút.
a-Nụt träúng v ngun tỉí xen k : Trong tinh thãø ngun tỉí ln ln dao âäüng
nhiãût xung quanh vë trê cán bàòng ca mçnh. Tải nhiãût âäü xạc âënh, nàng lỉåüng dao âäüng ca
mäùi ngun tỉí tn theo l thuút thäúng kã Mạc xoen - Bol zå man nãn khäng giäúng nhau.
Khi mäüt säú ngun tỉí no âọ cọ nàng lỉåüng cao, våïi biãn âäü dao âäüng låïn, chụng cọ kh
nàng råìi b nụt mảng v âãø lải nụt khäng cọ ngun tỉí
, âọ l nụt träúng. Sau âọ ngun tỉí
cọ thãø chuøn sang vë trê giỉỵa cạc nụt ( cå chãú tảo nụt träúng Frenken) tảo ra sai lãûch âiãøm
dảng ngun tỉí xen k . Khi ngun tỉí råìi khi vë trê cán bàòng âi ra bãư màût tinh thãø gi l
cå chãú nụt träúng Sätky
Sỉû xút hiãûn nụt träúng v ngun tỉí xen k ln lm xút hiãûn trỉåìng ỉïng sút
hçnh cáưu (kẹo xung quanh nụt träúng v nẹn xung quanh ngun tỉí xen k). Näưng âäü nụt
träúng thỉûc tãú låïn hån nhiãưu so våïi ngun tỉí xen k vç nàng lỉåüng tảo nụt träúng nh hån
nhiãưu so våïi ngun tỉí xen k. Máût âäü nụt träúng biãøu diãùn theo cäng thỉïc :
exp( )
nQ
NK
=−
T

Trong âọ : -n,N : säú nụt träúng v säú nụt mảng.
-Q : nàng lỉåüng tảo nụt träúng
-K : hàòng säú Bolzåman
-T : nhiãût âäü tuût âäúi.
Qua cäng thỉïc trãn ta tháúy ràòng näưng âäü nụt träúng tàng nhanh theo nhiãût âäü v cọ
giạ trë låïn nháút åí kim loải lng.
b-Ngun tỉí tảp cháút : Trong thỉûc tãú khäng thãø cọ váût liãûu kim loải ngun cháút
tuût âäúi. Våïi cäng nghãû náúu luûn hiãûn âải ngy nay cọ thãø âảt âäü sảch âãún 99,99999%.

bàòng nỉía màût phàóng ABCD, sau âọ xã dëch hai mẹp ngoi ngỉåüc chiãưu nhau sao cho cạc
ngun tỉí màût ngoi s xã dëch mäüt âoản bàòng mäüt thäng säú mảng theo âỉåìng CD. Do âọ
cạc ngun tỉí s sàõp xãúp lải quanh AB theo âỉåìng xồõn äúc v ta cọ lãûch xồõn. AB gi l
trủc lãûch xồõn. Nãúu âỉåìng xồõn äúc ngun tỉí xung quanh trủc lãûch theo chiãưu kim âäưng häư
gi l lãûch xồõn phi, k hiãûu ngỉåüc lải gi l lãûch xồõn trại, k hiãûu .

Hçnh 1.5- Lãûch xồõn: mä hçnh tảo thnh (a), mä hçnh khäng
gian (b) v sỉû sàõp xãúp ngun tỉí trong vng lãûch (c)
c)
b)a)
D
C
B
A

c-Lãch häùn håüp : Trong nhiãưu trỉåìng håüp mäüt lãûch cọ âàûc trỉng c
a c lãûch biãn v lãûch
xồõn gi l lãûch häùn håüp.

2
- 10
4
nm, våïi cáúu trục tinh thãø khạ hon chènh, âënh hỉåïng lãûch nhau mäüt gọc
nh, ngàn cạch bàòng biãn giåïi siãu hảt. Biãn giåïi siãu hảt thỉûc cháút l nhỉỵng tỉåìng lãûch,
tảo nãn do nhỉỵng lãûch cng dáúu tỉång tạc láùn nhau khi chụng trỉåüt trãn nhỉỵng màût trỉåüt
song song v giỉỵ nhau åí vë trê cán bàòng. Hai siãu hảt lán cáûn âënh hỉåïng lãûch nhau mäüt gọc
bàòng :
b
D
θ
=
b
D
θ
=
.
D - khong cạch trung bçnh giỉỵa cạc lãûch biãn cng dáúu trãn trỉåìng lãûch.
b - vẹc tå trỉåüt (Bure).
Biãn giåïi cạc siãu hảt thỉåìng xút hiãûn trong qụa trçnh kãút tinh lải, cọ tạc dủng cn
tråí trỉåüt v tỉång tạc våïi cạc loải sai lãûch âiãøm khạc nãn cng âọng vai tr trong tênh do
ca váût liãûu.
c-Sai lãûch xãúp : Sai lãûch xãúp (cn gi l khuút táût xãúp) l sỉû phạ våỵ tráût tỉû xãúp
chàût ca tinh thãø. Gi sỉí mảng A1 cọ tráût tỉû sàõp xãúp l ABCABCABC, vç l do no âọ, tráût
tỉû âọ bë phạ våỵ, chàóng hản thỉìa mäüt låïp xãúp chàût âãø cọ sai lãûch xãúp thỉìa ABACA...Nãúu
trong tráût tỉû xãúp thiãúu mäüt låïp s tảo sai lãûch xãúp thiãúu ABCABABC...
Sai lãûch xãúp âàûc trỉng bàòng nàng lỉåüng
γ
SLX
gi l nàng lỉåüng ca sai lãûch xãúp. ÅÍ

d-Cáúu trục màût ngoi tinh thãø : Màût ngoi tinh thãø cọ hçnh thại täưn tải khạc so våïi
nhỉỵng màût phàóng tinh thãø åí bãn trong. Cọ thãø hçnh dung dãù dng ràòng âäúi våïi cạc ngun
tỉí åí màût ngoi (màût giåïi hản tinh thãø) khäng cọ â säú sàõp xãúp nhỉ ngun tỉí bãn trong. Vç
váûy åí màût ngoi chụng khäng sàõp xãúp theo tráût tỉû quy âënh ca tinh thãø v tảo thnh vng
sai lãûch. Sỉïc càng bãư màût tinh thãø (nàng lỉåüng bãư màût) âàûc trỉng pháưn gia tàng nàng lỉåüng
tỉû do âãø giỉỵ cạc ngun tỉí bãư màût åí trảng thại äøn âënh. Do âàûc âiãøm cáúu trục sai lãû
ch cho
nãn låïp màût ngoi tinh thãø cng cọ nhỉỵng tỉång tạc âàûc biãût våïi cạc sai lãûch khạc.
4-Sai lãûch khäúi :
Nhỉỵng sai lãûch cọ kêch thỉåïc låïn theo ba chiãưu trong mảng tinh thãø gi l sai lãûch
khäúi. Sai lãûch khäúi v mä l nhỉỵng sai hng sinh ra khi náúu, âục håüp kim nhỉ räù co, táûp
trung xè, tảp cháút trong váût âục. Trãn khêa cảnh vi mä cọ thãø coi sai lãûch khäúi nhỉ cạc pha

10
thỉï hai täưn tải trãn nãưn håüp kim. Vê dủ nhỉ graphit trong gang, cạc pha thỉï hai tảo thnh
khi tiãút pha tỉì dung dëch ràõn. Cạc sai lãûch ny l cäú tảo ra âãø náng cao âäü bãưn, ci thiãûn
tênh cháút theo mún. Ty thüc vo cáúu trục, hçnh thại täưn tải, kêch thỉåïc m hiãûu qu
họa bãưn ca nhỉỵng pha thỉï hai ny khạc nhau.
1.3.2.Vai tr ca sai lãûch âäúi våïi tênh cháút :
Sỉû cọ màût ca sai lãûch trong mảng tinh thãø v tỉång tạc giỉỵa chụng nh hỉåíng âãún
tênh cháút ca váût liãûu. Âãø gii thêch tênh cháút cå hc (âäü bãưn, âäü cỉïng, tênh do...) phi dỉûa
vo l thuút bãưn trong âọ cạc mä hçnh cáúu trục vi mä âỉåü
c ạp dủng âãø gii thêch kãút qu
thỉûc tãú. ÅÍ âáy ta xem xẹt sỉû tỉång tạc ca lãûch våïi nhau v nh hỉåíng ca chụng âãún cå
tênh ca váût liãûu.
1-Tỉång tạc giỉỵa cạc lãûch v khại niãûm họa bãưn :
Ta xẹt quạ trçnh trỉåüt khi biãún dảng do, täúc âäü biãún dảng do theo cäng thỉïc
Orowan
..b
ε ρν

Kãút qu tỉång tạc giỉỵa lãûch v sai lãûch âiãøm lm cho cạc nguú
n tỉí tảp cháút (hay
nụt träúng) têch tủ xung quanh âỉåìng lãûch, tảo ra nhỉỵng âạm máy ngun tỉí tảp cháút (khê
quøn Cätren, Snuk, Suzuki...). Âãø chuøn âäüng lãûch cáưn phi bäø sung thãm nàng lỉåüng tỉì
bãn ngoi (d
σ
) nhàòm gii thoạt khi nhỉỵng âạm máy âọ.
Trong cạc håüp kim täưn tải åí dảng dung dëch ràõn (thay thãú, xen k) cạc ngun tỉí
håüp kim cọ thãø coi nhỉ nhỉỵng sai lãûch âiãøm cäú , hiãûu qu họa bãưn s tàng lãn ráút
nhiãưu.Ngun täú håü kim lm thay âäøi âäü räüng ca sai lãûch xãúp, âáy l mäüt trong cạc
chỉåïng ngải ráút mảnh cn tråí chuøn âäüng ca lãûch. Trong cạc kiãøu mảng A1, A3 khi håüp
kim họa s lm gim nàng lỉåüng ca sai lãûch xãúp, tỉïc l tàng âäü räüng ca nọ, do váûy lm
tàng hiãûu qu họa bãưn. Âọ chênh l họa bãưn bàòng dung dëch ràõn.
3-Tỉång tạc lãûch v biãn giåïi hảt :
Khi trong hảt cọ
mäüt ngưn Frank - Rit hoảt âäüng s cọ vä säú lãûch trỉåüt cho âãún
khi dỉìng lải cảnh biãn giåïi hảt, tảo ra mäüt táûp håüp cọ n lãûch (hçnh 1.45 Lã). Táûp håüp ny s
tảo ra trỉåìng ỉïng sút ân häưi vỉìa tạc dủng ngỉåüc lải, phong ta ngưn lãûch åí trong hảt,

11
vỉìa kêch thêch ngưn åí cạc hảt lán cáûn hoảt âäüng trong quạ trçnh biãún dảng. Biãn giåïi hảt
cn tråí chuøn âäüng ca lãûch l do :
-Tải biãn giåïi cọ cáúu trục khäng tráût tỉû
-Hai hảt âa tinh thãø liãưn nhau cọ âënh hỉåïng khạc nhau vç váûy lãûch ráút khọ thay
âäøi âäüt biãún màût trỉåüt khi vỉåüt qua biãn giåïi hảt. Vç váûy lãûch chè cọ thãø chuøn âäüng tỉû do
trong hảt. Kêch thỉåïc hảt cng nh, qung âỉåìng chuøn âäüng tỉû do cng ngàõn, do âọ hiãûu
qu họa bãưn cng cao. Âọ chênh l sỉû họa bãưn bàòng biãn giåïi hảt.
4-Tỉång tạc giỉỵa lãûch v pha thỉï hai :
Pha thỉï hai tảo ra trong håüp kim do quạ trçnh chuøn biãún pha c
ng cọ thãø xem l

ngun tỉí khạc nhau. Cäng dủng ca âån tinh thãø l sỉí dủng trong cäng nghiãûp bạn dáùn v
k thût âiãûn.
2-Âa tinh thãø : Âa tinh thãø gäưm ráút nhiãưu tinh thãø nh gi l hảt tinh thãø. Nhỉỵng hảt ny cọ
cng cáúu trục mảng nhỉng âënh hỉåïng ngáùu nhiãn nãn khạc nhau, liãn kãút våïi nhau bàòng
biãn giåïi hảt . Váût liãûu sỉí dủng ch úu l âa tinh thãø.
a-Âäü hảt ca âa tinh thãø : Tỉì khại niãûm nãu trãn ta tháúy cáúu trục c
a âa tinh thãø
gäưm hai pháưn sau :
-Cạc hảt cọ âënh hỉåïng khạc nhau.
-Biãn giåïi hảt cọ cáúu trục khäng tráût tỉû liãn kãút cạc hảt våïi nhau

12

Hỗnh 1.7 -Mọ hỗnh õồn tinh thóứ vaỡ õa tinh thóứ
a) ồn tinh thóứ
b) a tinh thóứ
c) Aớnh tóỳ vi mỏựu õa tinh thóứ sau tỏứm thổỷc

14
CHỈÅNG 2 : GIN ÂÄƯ PHA

2.1.CẠC KHẠI NIÃÛM CÅ BN :
2.1.1.Pha, hãû, cáúu tỉí, hãû cán bàòng:
1 - Cáúu tỉí : l cạc ngun täú (hay håüp cháút họa hc bãưn vỉỵng) cáúu tảo nãn váût liãûu. Chụng
l cạc thnh pháưn âäüc láûp.
2 - Hãû (âäi khi cn gi l hãû thäúng) l mäüt táûp håüp váût thãø riãng biãût ca váût liãûu trong âiãưu
kiãûn xạc âënh hay l mäüt loảt håüp kim khạc nhau våïi cạc cáúu tỉí giäúng nhau.
3- Pha : l täø pháưn âäưng nháút ca hãû (håüp kim) cọ cáúu trục v cạc tênh cháút cå, l, họa hc

2.1.2.Quy tàõc pha v cäng dủng :
Trảng thại cán bàòng ca hãû âỉåüc xạc âënh båíi cạc úu täú bãn trong (thnh pháưn
họa hc) v cạc úu täú bãn ngoi ( nhiãût âäü v ạp sút). Tuy nhiãn cạc úu täú ny phủ thüc
láùn nhau. Báûc tỉû
do l säú lỉåüng cạc úu täú âäüc láûp cọ thãø thay âäøi âỉåüc trong phảm vi nháút
âënh m khäng lm thay âäøi säú pha ca nọ (k hiãûu F -freedom).
Quy tàõc pha xạc âënh mäúi quan hãû giỉỵa säú pha P (phase), báûc tỉû do F v säú cáúu tỉí C
(component). Ta cọ :
F = C - P + 2.
Nhỉng do viãûc nghiãn cỉïu váût liãûu tiãún hnh trong khê quøn, cọ ạp sút khäng âäøi nãn
säú úu täú bãn ngoi chè cn mäüt l nhiãût âäü. Vç váûy cäng thỉïc ca nọ l :

15
F = C - P + 1
Cáưn lỉu ràòng báûc tỉû do l nhỉỵng säú ngun v khäng ám, säú pha cỉûc âải ca mäüt hã
chè cọ thãø låïn hån säú cáúu tỉí ca nọ mäüt âån vë (P
MAX
= C + 1), nọ giụp cho viãûc xạc âënh
säú pha ca mäüt hãû håüp kim dãù dng. Vê dủ :
- Khi F = 1 tỉïc la ìchè cọ mäüt úu täú cọ thãø thay âäøi âỉåüc (nhiãût âäü hay thnh pháưn),
lục ny säú pha bàòng säú cáúu tỉí.
- Khi F = 2 cọ hai úu täú thay âäøi âỉåüc cng mäüt lục, säú pha bàòng säú cáúu tỉí trỉì âi 1.
2.2.DUNG DËCH RÀÕN V CẠC PHA TRUNG GIAN :
2.2.1.Khại niãûm v phán loải dung dëch ràõn :
1-Khại niãûm :
Cng giäúng nhỉ dung dëch lng, trong dung dëch ràõn ta khäng phán biãût âỉåüc mäüt
cạch cå hc cạc ngun tỉí ca cạc cáúu tỉí, cạc ngun tỉí ca chụng phán bäú xen vo nhau
trong mảng tinh thãø. Cáúu tỉí no cọ säú lỉåü
ng nhiãưu hån, váùn giỉỵ âỉåüc kiãøu mảng ca mçnh
gi l dung mäi. Cạc cáúu tỉí cn lải gi l cháút ha tan. Dung dëch ràõn l pha âäng nháút cọ


16Hỗnh 2.2 -Sồ õọử taỷo thaỡnh dung dởch rừn thay thóỳ vaỡ xen keợ
a - Dung dởch rừn thay thóỳ hoỡa tan vọ haỷn :
Laỡ dung dởch rừn maỡ trong õoù nọửng õọỹ cuớa chỏỳt hoỡa tan coù thóứ bióỳn õọứi lión tuỷc,
tổùc laỡ vồùi nọửng õọỹ bỏỳt kyỡ.
Trong loaỷi dung dởch rừn naỡy khọng thóứ phỏn bióỷt õổồỹc cỏỳu tổớ naỡo laỡ dung mọi, cỏỳu tổớ


Hỗnh 2.3 -Sồ õọử taỷo thaỡmh dung dởch rừn thay thóỳ hoaỡ tan vọ haỷn

* Caùc tờnh chỏỳt vỏỷt lyù vaỡ hoùa hoỹc gỏửn giọỳng nhau (cỏỳu taỷo lồùp voớ õióỷn tổớ, tờnh ỏm õióỷn,
nhióỷt õọỹ chaớy...)
Noùi chung caùc nguyón tọỳ cuỡng trong mọỹt nhoùm cuớa baớng hóỷ thọỳng tuỏửn hoaỡn thoớa
maợn õióửu kióỷn naỡy. Caùc cỷp nguyón tọỳ hỗnh thaỡnh dung dởch rừn vọ haỷn chố coù thóứ laỡ
nguyón tọỳ kim loaỷi. Cỏửn chuù yù rũng õỏy chố laỡ õióửu kióỷn cỏửn cuớa dung dởch rừn vọ haỷn.
b - Dung dởch rừn thay thóỳ hoỡa tan coù haỷn :
Laỡ dung dởch rừn maỡ trong õoù caùc cỏỳu tổớ chố hoỡa tan vaỡo nhau vồùi giaù trở nhỏỳt õởnh,
tổùc laỡ nọửng õọỹ cuớa chuùng bở giaùn õoaỷn.
Caùc cỷp cỏỳu tổớ khọng thoớa maợn bọỳn õióửu kióỷn trón seợ taỷo thaỡnh dung dởch rụn coù haỷn
c - Dung dởch rừn trỏỷt tổỷ vaỡ khọng trỏỷt tổỷ :
Nóỳu sổỷ phỏn bọỳ nguyón tổớ cuớa cỏỳu tổớ hoỡa tan trong maỷng dung mọi mọỹt caùch ngỏựu
nhión thỗ õổồỹc goỹi laỡ dung dởch rừn khọng trỏỷt tổỷ. Trong mọỹt sọỳ õióửu kióỷn naỡo õoù (nhióỷt õọỹ,
nọửng õọỹ) trong mọỹt sọỳ hóỷ caùc nguyón tổớ thay thóỳ coù tờnh quy luỏỷt vaỡ goỹi laỡ dung dởch rừn
trỏỷt tổỷ. Vờ duỷ trong hóỷ Au-Cu khi laỡm nguọỹi chỏỷm nguyón tổớ õọửng sừp xóỳp taỷi tỏm caùc mỷt
bón, coỡn nguyón tổớ vaỡng nũm ồớ caùc õốnh cuớa khọỳi cồ sồớ.
3-Dung dởch rừn xen keợ :
Laỡ loaỷi dung dởch rừn trong õoù nguyón tổớ hoỡa tan nũm xen giổợa caùc nguyón tổớ cuớa
kim loa
ỷi dung mọi, chuùng chui vaỡo lọự họứng trong maỷng dung mọi.Nhổ vỏỷy ta thỏỳy rũng soù
nguyón tổớ trong khọỳi cồ sồớ tng lón.
Do kờch thổồùc caùc lọự họứng trong maỷng tinh thóứ rỏỳt nhoớ nón caùc nguyón tổớ hoỡa tan
phaới coù kờch thổồùc rỏỳt nhoớ. où chờnh laỡ caùc nguyón tổớ C, N, H, B... vồùi dung mọi Fe.
ổồng nhión laỡ dung dởch rừn xen keợ chố coù loaỷi hoỡa tan coù haỷn.
4-Caùc õỷc tờnh cuớa dung dởch rừn :
a - Maỷng tinh thóứ cuớa dung dởch rừn laỡ kióứu maỷng cuớa kim loaỷi dung mọi, thổồỡng
coù caùc kióứu maỷng õồn giaớn vaỡ xờt chỷt. ỏy laỡ yóỳu tọỳ cồ baớn quyóỳt õởnh caùc tờnh chỏỳt cồ, lyù
hoùa ... Vóử cồ baớn noù vỏựn giổợ õổồỹc caùc tờnh chỏỳt cuớa kim loaỷi dung mọi. Tuy nhión vóử thọng


Hỗnh 2.4 - Sổỷ xọ lóỷch maỷng trong dung dởch rừn

a) Trong dung dởch rừn xen keợ
b) Trong dung dởch thay thóỳ khi r
ht
>r
dm
c) Trong dung dởch thay thóỳ khi r
h
<r
dm
2.2.2.Caùc pha trung gian :
Trong caùc hồỹp kim hỏửu nhổ khọng coù loaỷi hồỹp chỏỳt hoùa hoỹc hoùa trở thổồỡng. Caùc
hồỹp chỏỳt hoùa hoỹc tọửn taỷi trong hồỹp kim thổồỡng goỹi laỡ pha trung gian vỗ trón giaớn õọử pha noù
nũm ồớ vở trờ giổợa vaỡ trung gian caùc dung dởch rừn.
1-Khaùi nióỷm vaỡ phỏn loaỷi :
Caùc hồỹp chỏỳt hoùa hoỹc taỷo thaỡnh theo quy luỏỷt hoùa trở thổồỡng coù caùc õỷc õióứm sau :
* Coù maỷng tinh thóứ phổùc taỷp vaỡ khaùc hún maỷng nguyón tọỳ thaỡnh phỏửn
* Luọn luọn coù mọỹt tyớ lóỷ chờnh xaùc giổợa caùc nguyón tọỳ vaỡ õổồỹ bióứu dióựn bồới cọng
thổùc hoùa hoỹc nhỏỳt õởnh.
*Tờnh chỏỳt khaùc hún caùc nguyón tọỳ thaỡnh phỏửn, õọỹ cổùng cao, tờnh doỡn lồùn.
* Co
ù nhióỷt õọỹ noùng chaớy xaùc õởnh, khi hỗnh thaỡnh laỡ phaớn ổùng toớa nhióỷt.
Caùc pha trung gian trong hồỹp kim coù nhổợng õỷc õióứm khaùc vồùi hồỹp chỏỳt hoùa hoỹc
theo hoùa trở, õoù laỡ :
* Khọng tuỏn theo quy luỏỷt hoùa trở.
* Khọng coù thaỡnh phỏửn chờnh xaùc.
* Coù lión kóỳt kim loaỷi.


K
> 0,59 pha xen k s cọ kiãøu mảng phỉïc tảp v cäng thỉïc phỉïc tảp
hån K
3
A (Mn
3
C), K
7
A
3
(Cr
7
C
3
), K
23
A
6
(Cr
23
C
6
).
Âàûc âiãøm ca pha xen k nọi chung l cọ nhiãût âäü chy ráút cao (thỉåìng > 3000
0
C) v
cọ âäü cỉïng låïn (2000 5000 HV), cọ tênh dn låïn. Chụng cọ vai tr ráút låïn trong viãûc
náng cao tênh chäúng mi mn v chëu nhiãût ca håüp kim.
÷
3-Pha âiãûn tỉí (Hum-Rozãri)

/d
B
= 1,2
(t lãû ny cọ thãø biãún âäøi trong phảm vi 1,1
÷
1,6), cọ cäng thỉïc AB
2
, kiãøu mảng sạu
phỉång xãúp chàût (MgZn
2
) hay láûp phỉång tám màût (MgCu
2
).
Trong håüp kim cọ thãø cn gàûp cạc pha :
σ
,
λ
,
δ
,
µ
... Tuy nhiãn cạc loải pha
ny êt phäø biãún. Mäüt âàûc tênh quan trng ca cạc pha trung gian l cỉïng v dn. Vç váûy
khäng bao giåì ngỉåìi ta dng håüp kim chè cọ mäüt pha l pha trung gian. T lãû ca chụng
trong cạc håüp kim thäng thỉåìng < 10% (cọ khi âãún 20
÷
30%), âáy l cạc pha cn trỉåüt
lm tàng âäü bãưn, âäü cỉïng.
2.2.3.Häùn håüp cå hc :
Khạ nhiãưu trỉåìng håüp, håüp kim cọ täø chỉïc hai hay nhiãưu pha : hai dung dëch ràõn,

100
A
0
DC
L(lng)
1539
911δ-Fe(A
2
)
Nhiãût âäü
Nhiãût âäü,
0
C γ-Fe(A
1
)

α-Fe(A
2
)

Hçnh 2.5- Gin âäư pha ca sàõt

÷
E (giu B hån).
*Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 2 : pháưn håüp kim lng cúi cng cọ thnh pháưn tải E s kãút
tinh âäưng thåìi ra A v B cng mäüt lục, täø chỉïc ny gi l täø chỉïc cng tinh. Quạ trçnh ny
gi l chuøn biãún cng tinh (eutectic), xy ra tải nhiãût âäü khäng thay âäøi.
L
E
→ (A + B) t
0
= const
* Lm ngüi tỉì 2 âãún 3 l quạ trçnh ngüi ca håüp kim ràõn, khäng xy ra chuøn
biãún no khạc. Täø chỉïc nháûn âỉåüc åí nhiãût âäü thỉåìng l A + (A +B). Cạc tinh thãø A kãút tinh
ra trỉåïc cọ kêch thỉåïc thä to hån cng tinh (A + B).
b - Quạ trçnh kãút tinh ca håüp kim sau cng tinh :

Hçnh 2.7 -Gin âäư pha loải 1, dảng täøng quạt (a), hãû Pb-Sb (b)
3
2
1’
1
0

E
B

e - Thión tờch vuỡng :
Caùc hồỹp kim coù giaớn õọử loaỷi 1 thổồỡng xaớy ra thión tờch vuỡng khi kóỳt tinh, õỷc bióỷt
laỡ khi laỡm nguọỹi chỏỷm (thión tờch vuỡng laỡ sổỷ khaùc nhau vóử thaỡnh phỏửn hoùa hoỹc giổợa caùc
vuỡng khaùc nhau cuớa vỏỷt õuùc)
.
Vờ duỷ : Hóỷ hồỹp kim Pb - Sb nóỳu chỗ kóỳt tinh ra trổồùc noù seợ chỗm xuọỳng õaùy khuọn
õuùc (

= 11,34 g/cm
2
).Stibi nóỳu kóỳt tinh ra trổồùc thỗ noù seợ nọứi lón trón(

= 6,69g/cm
2
).Do
vỏỷy phờa trón vỏỷt õuùc giaỡu Sb, phờa dổồùi giaỡu Pb.
Tuy nhión hióỷn tổồỹng thión tờch vuỡng coù thóứ khừc phuỷc õổồỹc bũng caùch laỡm nguọỹi
thỏỷt nhanh õóứ khọng kởp xaớy ra hióỷn tổồỹng chỗm nọứi cuớa caùc tinh thóứ hay cho vaỡo hồỹp kim

3
2
2’
1’
1
0
Hçnh 2.9 -Gin âäư pha loải 2, dảng täøng quạt (a), hãû Cu-Ni (b)

a - Xẹt quạ trçnh kãút tinh ca mäüt håüp kim củ thãø (håüp kim 1)
* Tải nhiãût âäü ỉïng våïi 0 håüp kim täưn tải åí trảng thại lng.
* Lm ngüi tỉì 0 - 1 : quạ trçnh ngüi ca håüp kim lng.
* Tải nhiãût âäü ỉïn våïi âiãøm 1 tỉì håüp kim lng kãút tinh ra dung dëch ràõn ha tan vä
hản ca A v B l
α
.
* Lm ngüi trong khong nhiãût âäü tỉì 1 âãún âiãøm 2 dung dëch ràõn
α
sinh ra ngy
cng nhiãưu, thnh pháưn họa hc ca nọ biãún âäøi theo âỉåìng tỉì 1 - 2', håüp kim lng ngy
cng êt âi v thnh pháưn họa hc biãún âäøi tỉì 1' - 2.
* Tải nhiãût âäü ỉïng våïi âiãøm 2 håüp kim lng hãút.
* Lm ngüi tỉì 2 - 3 l quạ trçnh ngüi ca dung dëch ràõn
α
.
Nháûn xẹt : Cạc håüp kim cọ gin âäư loải 2 cọ quy lût kãút tinh nhỉ sau : nãúu ta láúy âån vë l
cáúu tỉí cọ nhiãût âäü nọng chy cao hån thç âáưu tiãn tỉì håüp kim lng kãút tinh ra dung dëch ràõn
giu cáúu tỉí ny hån, do váûy pha lng cn lải s ngho cáúu tỉí ny âi. Nhỉng nãúu lm ngüi

+
II
+
II
+(+)
L+
%B
100%B
GD
D
B
A
C
F
C
E
L
E
100%A
L+

+
II
+
II
+(+)
(+)
3
4
2

Coù thóứ chia caùc hồỹp kim cuớa hóỷ thaỡnh ba nhoùm sau :
a- Nhoùm chổù
a rỏỳt ờt cỏỳu tổớ thổù hai (coù thaỡnh phỏửn nũm bón traùi F vaỡ bón phaới G),
quaù trỗnh kóỳt tinh giọỳng giaớn õọử loaỷi 2, saớn phỏứm nhỏỷn õổồỹc laỡ dung dởch rừn

vaỡ

.
b - Nhoùm chổùa mọỹt lổồỹng haỷn chóỳ cỏỳu tổớ thổù 2 (thaỡnh phỏửn nũm trong khoaớng F-C' vaỡ
G-D'), ban õỏửu kóỳt tinh ra dung dởch rừn, nhổng khi nhióỷt õọỹ tióỳp tuỷc giaớm õi thỏỳp hồn
õổồỡng CF vaỡ DG thỗ do lổồỹng cỏỳu tổớ hoỡa tan laỡ quaù baợo hoỡa nón tióỳt ra lổồỹng cỏỳu tổớ thổỡa
dổồùi daỷng dung dởch rừn thổù cỏỳp (

thổỡa B tióỳt ra

II
,

thổỡa A tióỳt ra

II
). Ta xeùt quaù
trỗnh kóỳt tinh cuớa hồỹp kim I :
* Taỷi nhióỷt õọỹ ổùng vồùi 0 : hồỹp kim ồớ traỷng thaùi loớng
* Laỡm nguọỹi tổỡ nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õióứm 0 õóỳn 1, quaù trỗnh nguọỹi cuớa hồỹp kim loớng.
* Taỷi nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õióứm 1, tổỡ hồỹp ki loớng kóỳt tinh ra dung dởch rừn

, coù thaỡnh
phỏửn xaùc õởnh taỷi õióứm 1'.
* Laỡm nguọỹi tổỡ nhióỷt õọỹ ổùng vồùi õióứm 1 õóỳn õióứm 2, dung dởch rừn