Đề 13 – Bài tập, đề thi trắc nghiệm online Vật liệu kĩ thuật

Độ dai va đập (impact toughness) thể hiện khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng khi chịu tải trọng va đập, liên quan đến khả năng chống gãy giòn và hấp thụ năng lượng biến dạng dẻo. Độ cứng, độ bền kéo, độ dẻo không trực tiếp đo lường khả năng hấp thụ năng lượng va đập.

Polyme (nhựa) có điện trở suất cao, dẫn điện kém, nên được dùng làm vật liệu cách điện. Kim loại và hợp kim dẫn điện tốt. Gốm sứ cũng có tính cách điện nhưng polyme phổ biến hơn trong ứng dụng này.

Crom (Cr) là nguyên tố hợp kim chính trong thép không gỉ, tạo lớp màng oxit crom thụ động bảo vệ bề mặt thép khỏi ăn mòn. Carbon, mangan, silicon không có tác dụng chống ăn mòn mạnh như crom.

Composite thường khó tái chế do cấu trúc phức tạp từ nhiều pha vật liệu khác nhau. Các đặc điểm còn lại (độ bền riêng, độ cứng riêng, kháng ăn mòn) là ưu điểm của composite so với vật liệu truyền thống.

Polyme nhiệt rắn (thermoset) không thể tái nóng chảy và định hình lại sau khi đã đóng rắn. Chai nhựa đựng nước thường làm từ polyme nhiệt dẻo (thermoplastic) để có thể tái chế. Các ứng dụng còn lại (vỏ điện thoại, tay cầm xoong nồi, cách điện) tận dụng tính bền nhiệt, độ cứng của nhiệt rắn.

Silicon (Si) là chất bán dẫn phổ biến nhất, được sử dụng rộng rãi trong vi mạch điện tử. Đồng và nhôm là chất dẫn điện tốt. Thép là kim loại dẫn điện nhưng không phải bán dẫn.

Thử siêu âm là phương pháp không phá hủy, sử dụng sóng siêu âm để kiểm tra khuyết tật bên trong vật liệu mà không làm hỏng mẫu. Các phương pháp còn lại (kéo, uốn, va đập) đều phá hủy mẫu để xác định cơ tính.

Độ dẫn điện là tính chất vật lý, không phải cơ học. Các lựa chọn còn lại (độ bền, độ dẻo, độ cứng) đều là tính chất cơ học, thể hiện khả năng chịu tải và biến dạng của vật liệu.

Thép hợp kim cứng (như thép gió, thép hợp kim dụng cụ) có độ cứng và khả năng chịu mài mòn cao, phù hợp làm chi tiết máy chịu mài mòn. Nhôm, đồng, nhựa chịu mài mòn kém hơn.

Độ dẫn nhiệt không phải là yếu tố quan trọng hàng đầu cho ống dẫn nước thông thường (nước sinh hoạt). Các yếu tố khác (chống ăn mòn, độ bền, giá thành) đều rất quan trọng để đảm bảo tuổi thọ, an toàn và kinh tế của hệ thống ống nước.

Liên kết kim loại là loại liên kết chính trong vật liệu kim loại, tạo nên cấu trúc mạng tinh thể kim loại với các electron tự do. Các loại liên kết khác (ion, cộng hóa trị, Van der Waals) không phải là đặc trưng của kim loại.

Ủ (Annealing) là quá trình nung nóng thép rồi làm nguội chậm, giúp giảm ứng suất dư, làm mềm thép, tăng độ dẻo và giảm độ cứng. Tôi làm tăng độ cứng. Ram và thấm carbon cũng thường làm tăng hoặc duy trì độ cứng.

Độ bền nhiệt không phải ưu điểm của polyme. Hầu hết polyme chịu nhiệt kém, dễ bị biến dạng hoặc phân hủy ở nhiệt độ cao. Các lựa chọn khác (khối lượng riêng nhỏ, dễ gia công, cách điện tốt) là ưu điểm của polyme.

Gốm kỹ thuật giòn, chịu va đập kém, không phù hợp làm vỏ máy bay chịu tải trọng và rung động lớn. Các ứng dụng còn lại (chịu lửa, dao cắt, cách điện) tận dụng tốt độ cứng, chịu nhiệt, cách điện của gốm.

Đúc cho phép tạo hình các chi tiết phức tạp bằng cách rót kim loại lỏng vào khuôn. Cán và kéo thường tạo hình dạng đơn giản (tấm, thanh). Gia công áp lực là khái niệm rộng, đúc là một dạng gia công áp lực phù hợp chi tiết phức tạp.

Kim loại có cấu trúc tinh thể, các nguyên tử sắp xếp trật tự theo mạng lưới không gian ba chiều. Thủy tinh, cao su và nhựa nhiệt rắn là vật liệu vô định hình, không có cấu trúc tinh thể trật tự.

Pha nền (matrix) trong composite có vai trò liên kết các pha gia cường, truyền tải và phân bố lực giữa chúng, bảo vệ pha gia cường khỏi môi trường. Pha gia cường mới là thành phần chịu lực chính.

Thép carbon cao có hàm lượng carbon từ 0.6% - 2.0%, cao hơn thép carbon thấp (dưới 0.25%) và thép carbon trung bình (0.25% - 0.6%). Thép hợp kim thấp tập trung vào các nguyên tố hợp kim khác ngoài carbon.

Độ cứng (hardness) thể hiện khả năng vật liệu chống lại sự xâm nhập của vật liệu khác, liên quan đến khả năng chống biến dạng dẻo cục bộ trên bề mặt. Độ bền kéo thể hiện khả năng chịu lực kéo trước khi đứt. Độ dẻo và độ dai liên quan đến khả năng biến dạng dẻo.

Tôi (quenching) là quá trình nhiệt luyện làm tăng độ bền và độ cứng của thép bằng cách tạo ra pha martensite cứng. Ủ làm mềm thép. Ram thường được thực hiện sau tôi để giảm ứng suất và tăng độ dẻo dai nhưng vẫn duy trì độ cứng cao. Thường hóa cải thiện cơ tính nhưng không tăng độ cứng bằng tôi.

Gạch chịu lửa, làm từ vật liệu gốm chịu nhiệt cao, được dùng làm vật liệu chịu lửa trong lò nung, lò công nghiệp. Nhựa PVC và gỗ dễ cháy. Thép carbon chịu nhiệt kém hơn gốm chịu lửa.

Pha gia cường (reinforcement) trong composite chịu lực chính, tăng độ bền và độ cứng cho vật liệu. Pha nền có vai trò truyền lực và liên kết. Các lựa chọn khác không phải vai trò chính của pha gia cường.

Kéo ống (tube drawing) là phương pháp gia công chuyên dụng để tạo ra các chi tiết hình ống từ phôi kim loại. Phay, tiện, bào thường tạo hình dạng khác, không chuyên cho ống.

Gốm oxit (như alumina, zirconia) có nhiệt độ nóng chảy và khả năng chịu nhiệt độ cao vượt trội so với nhôm, thép không gỉ và polyetylen (polyme). Polyetylen chịu nhiệt kém nhất.

Nhôm có trọng lượng riêng khoảng 2.7 g/cm³, nhỏ nhất trong các lựa chọn. Thép (khoảng 7.8 g/cm³), đồng (khoảng 8.9 g/cm³), titan (khoảng 4.5 g/cm³) đều nặng hơn nhôm.

Nhôm và hợp kim nhôm có độ dẻo cao, khả năng biến dạng dẻo lớn trước khi đứt gãy. Gốm sứ giòn, biến dạng dẻo rất ít. Thép carbon cao và gang cũng giòn hơn nhôm.

Ăn mòn điện hóa (galvanic corrosion) xảy ra khi hai kim loại khác nhau có điện thế khác nhau tiếp xúc trong môi trường điện ly (như nước muối), tạo thành pin điện hóa và gây ăn mòn kim loại kém bền hơn.

Gia công tia lửa điện (EDM - Electrical Discharge Machining) sử dụng tia lửa điện để bào mòn vật liệu, đặc biệt hiệu quả với vật liệu cứng và hình dạng phức tạp. Tiện, phay, khoan là các phương pháp gia công cắt gọt cơ khí truyền thống.

Độ cứng (hardness) thể hiện khả năng chống biến dạng dẻo, không trực tiếp đo lường độ bền (khả năng chịu tải). Giới hạn bền, độ bền mỏi, độ bền chảy đều là các chỉ tiêu đánh giá độ bền của vật liệu dưới các dạng tải trọng khác nhau.

Biến dạng đàn hồi là biến dạng tạm thời, vật liệu trở lại hình dạng ban đầu khi ngừng tác dụng lực, không phải dạng phá hủy. Gãy dòn, gãy dẻo và ăn mòn đều là các hình thức phá hủy làm vật liệu mất khả năng làm việc.