Mở đầu
a) Mục đích nghiên cứu của môn học


Vật liệu học là khoa học nghiên cứu mối quan hệ giữa cấu trúc và tính
chất của vật liệu, trên cơ sở đó đề ra các biện pháp công nghệ nhằm cải thiện tính
chất và sử dụng thích hợp và ngày một tốt hơn.
b)

Đối tợng nghiên cứu -
Vật liệu

Vật liệu ở đây chỉ dùng để chỉ những vật rắn mà con ngời sử dụng để
chế tạo dụng cụ, máy móc, thiết bị, xây dựng công trình và ngay cả để thay thế
các bộ phận cơ thể hoặc thể hiện ý đồ nghệ thuật.
Nh vậy tất cả các chất lỏng, khí cho dù rất quan trọng song cũng không
phải là đốib tợng nghiên cứu của môn học.
c)

Bốn nhóm vật liệu chính
(hình 0.1):


và quan hẹ giữa chúng

1. bán dẫn
2. siêu dẫn
3. silicon
4. polyme dẫn điện
cerami
Compoz
Kim loại
polym
1
2
3
4
Hiện dùng phổ biến các compozit hệ kép: kim loại - polyme, kim loại - ceramic,
polyme - ceramic với những tính chất mới lạ, rất hấp dẫn.
Ngoài bốn loại trên
- bán dẫn, siêu dẫn nhiệt độ thấp, siêu dẫn nhiệt độ cao, chúng nằm trung gian
giữa kim loại và ceramic (trong đó hai nhóm đầu gần với kim loại hơn, nhóm sau
cùng gần với ceramic hơn).
- silicon nằm trung gian giữa vật liệu vô cơ với hữu cơ, song gần với vật liệu hữu cơ
hơn.
d)

Vai trò của vật liệu
Lịch sử phát triển của vật liệu gắn liền với lịch sử phát triển loài ngời
ắ
ắắ
ắ


Cơ khí (vật liệu kim loại)

máy tính cơ học (vài chục phép tính/phút)
ắ
ắắ
ắ

Đèn điện tử máy tính điện tử MHCK22 (vài trăm phép tính/phút)
ắ
ắắ
ắ

Bán dẫn (vi xử lý) (90-130)MHz 200MHz (P) (330-400)MHz (P
II
) (400-
700)MHz (P
III
), P
IV


1GHz,.. ?
Máy hút bụi: gỗ (hộp) kim loại (trụ) polyme (cầu) công suất gấp 10, kích
thớc 1/3
o

Xu hớng phát triển của vật liệu
Ôtô (Mỹ) 1978: thép (60)%, polyme (10-20)%, HK Al (3-5)%, VL khác còn lại
1993: thép (50-60)%, polyme (10-20)%, HK Al (5-10)%, VL khác còn lại
Polyme, compozit xu hớng tăng, kim loại giảm nhng vẫn quan trọng nhất

kim loại polyme
polymepolyme
polyme elastome
elastomeelastome
elastome compozit
compozitcompozit
compozit ceramic
ceramicceramic
ceramic compoZit
compoZitcompoZit
compoZit ceramic
ceramicceramic

hợp kim
Ti, Zr,
.
hợp kim
vô định hình
. HK Al-Li
. thép đối ngẫu
. HK vi lợng
. siêu HK mới
chủ yếu
về chất
lợng,
CN
polyme
chịu nhiệt
po
lyme
mô đun cao
po
lyeste
PP
PS PC
PE
n
ylon
bakêlit
caosu
keo
comp.
n


nhiệt luyện.
- Vật liệu kim loại: tổ chức, thành phần hóa học, cơ tính, nhiệt luyện và công
dụng
- Vật liệu phi kim loại: cấu trúc, thành phần, cơ tính, tạo hình và công dụng
Lựa chọn & Sử dụng hợp lý vật liệu: đảm bảo các chỉ tiêu cơ, lý, hoá tính, tính
công nghệ đồng thời rẻ, nhẹ và bảo vệ môi trờng CMS (Cambridge
Materials Selector).
Quan hệ tổ chức - tính chất hay sự phụ thuộc của tính chất của vật liệu vào cấu
trúc là nội dung cơ bản của toàn bộ môn học.
Tổ chức hay cấu trúc là sự sắp xếp của các thành phần bên trong bao gồm tổ
chức vĩ mô và vi mô của vật liệu.
Tổ chức vĩ mô còn gọi là tổ chức thô đại (macrostructure) là hình thái sắp xếp
của các phần tử lớn, quan sát đợc bằng mắt thờng (0,3mm) hoặc bằng kính lúp
(0,01mm).
Tổ chức vi mô là hình thái sắp xếp của các phần tử nhỏ, không quan sát đợc
bằng mắt hay lúp. Bao gồm 2 loại:
- Tổ chức tế vi (microstructure) là hình thái sắp xếp của các nhóm nguyên tử hay
phân tử (pha) với kích thớc cỡ micromet hay ở cỡ các hạt tinh thể (mm) với sự
giúp đỡ của kính hiển vi quang học (0,15
à
m) hay kính hiển vi điện tử (10nm).
- Cấu tạo tinh thể là hình thái sắp xếp và tơng tác giữa các nguyên tử trong
không gian, các dạng khuyết tật của mạng tinh thể

tia X và phơng tiện khác.
Tính chất bao gồm: cơ tính, vật lý tính, hóa tính, tính công nghệ & sử dụng.
f) Các tiêu chuẩn vật liệu
- Tiêu chuẩn Việt Nam - TCVN
- Tiêu chuẩn Nga OCT