Đề 1 – Bài tập, đề thi trắc nghiệm online Vật liệu kĩ thuật

Ép phun là phương pháp gia công polymer phổ biến để tạo ra các chi tiết có hình dạng phức tạp, độ chính xác cao và sản lượng lớn. Đúc polymer cũng có nhưng ít phổ biến hơn, rèn không áp dụng cho polymer, gia công cắt gọt thường tốn kém và chậm hơn cho polymer.

Ăn mòn điện hóa xảy ra khi có sự khác biệt về điện thế giữa hai kim loại trong môi trường điện ly, tạo thành pin điện hóa và gây ăn mòn kim loại hoạt động hơn. Ăn mòn hóa học là phản ứng trực tiếp với môi trường, ăn mòn cơ học do ma sát, ăn mòn do ứng suất liên quan đến ứng suất cơ học.

Kiểm tra siêu âm (UT) sử dụng sóng siêu âm tần số cao truyền vào vật liệu và phân tích sóng phản xạ để phát hiện các khuyết tật bên trong như nứt, rỗ khí, tạp chất. Các phương pháp khác có giới hạn trong việc phát hiện khuyết tật bên trong.

Bông thủy tinh và các vật liệu xốp khác (như xốp polystyrene, bông khoáng) có cấu trúc chứa nhiều lỗ rỗng khí, làm giảm đáng kể khả năng dẫn nhiệt, do đó được sử dụng rộng rãi làm vật liệu cách nhiệt. Bê tông và gạch nung dẫn nhiệt tốt hơn, thép dẫn nhiệt rất tốt.

Ferit là vật liệu gốm từ tính, đặc biệt là ferit bari và ferit stronti, được sử dụng rộng rãi để chế tạo nam châm vĩnh cửu do có lực kháng từ cao và giá thành hợp lý. Nhôm và đồng là kim loại không từ tính, thép carbon có tính từ nhưng không mạnh bằng ferit.

Độ bền mài mòn (khả năng chống mài mòn) là tính chất đặc trưng cho khả năng vật liệu chống lại sự mất mát vật liệu do ma sát hoặc các tác động cơ học khác trên bề mặt. Độ bền và độ cứng liên quan đến các dạng phá hủy khác, độ dẻo là khả năng biến dạng dẻo.

Gốm kỹ thuật alumina (Al2O3) có độ cứng và độ bền nhiệt rất cao, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chịu mài mòn và nhiệt độ cao, như dao cắt gọt kim loại. Các loại gốm khác có tính chất và ứng dụng khác nhau.

Cao su là vật liệu polymer có tính chất cách điện tốt do cấu trúc phân tử không cho phép electron di chuyển tự do. Đồng, nhôm, và thép là kim loại, dẫn điện tốt.

Gốm chịu lửa (refractory ceramics) có khả năng chịu nhiệt độ rất cao (trên 1000°C) mà không bị nóng chảy hay biến dạng, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng nhiệt độ cao như lò nung, lò luyện kim. Thép carbon và hợp kim nhôm chịu nhiệt kém hơn nhiều, polymer nhiệt dẻo không chịu được nhiệt độ cao.

Tiện là phương pháp gia công cắt gọt, loại bỏ vật liệu để tạo hình. Cán, kéo, dập là các phương pháp gia công biến dạng dẻo, tạo hình bằng cách tác dụng lực làm vật liệu biến dạng mà không phá hủy tính liên tục.

Mỏi vật liệu là hiện tượng phá hủy vật liệu dưới tác dụng của tải trọng thay đổi tuần hoàn (tải trọng chu kỳ) có giá trị nhỏ hơn nhiều so với tải trọng tĩnh gây phá hủy. Tải trọng tĩnh không gây mỏi, tải trọng va đập gây phá hủy tức thời, nhiệt độ cao gây creep.

Hàn TIG (GTAW) sử dụng điện cực tungsten không nóng chảy và khí trơ bảo vệ, cho phép kiểm soát hồ quang và lượng nhiệt chính xác, thích hợp cho hàn các chi tiết mỏng và yêu cầu chất lượng mối hàn cao. Hàn hồ quang tay và MIG/MAG thường dùng cho vật liệu dày hơn, hàn điểm cho tấm mỏng chồng lên nhau.

Titan và hợp kim titan có độ bền riêng rất cao do có độ bền cao và khối lượng riêng tương đối thấp, rất lý tưởng cho các ứng dụng hàng không vũ trụ đòi hỏi vật liệu nhẹ và bền. Nhôm nhẹ hơn nhưng độ bền thấp hơn, thép và đồng nặng hơn.

Thủy tinh (đặc biệt là thủy tinh borosilicate) có hệ số giãn nở nhiệt rất nhỏ, nghĩa là kích thước của nó ít thay đổi khi nhiệt độ thay đổi. Thép và nhôm có hệ số giãn nở nhiệt lớn hơn, polymer có hệ số giãn nở nhiệt lớn nhất.

Kim loại có cấu trúc tinh thể, tức là các nguyên tử sắp xếp theo một trật tự nhất định, lặp lại trong không gian ba chiều. Thủy tinh và polyetylen là vật liệu vô định hình, cao su là polymer có cấu trúc mạch dài.

Luyện thép là công đoạn quan trọng trong sản xuất thép, nhằm loại bỏ các tạp chất (như P, S, Si, Mn dư thừa) và điều chỉnh thành phần các nguyên tố hợp kim để đạt được mác thép mong muốn. Đúc phôi là tạo hình ban đầu, cán thép là tạo hình sau đúc, nhiệt luyện là cải thiện cơ tính.

Cao su (đặc biệt là cao su tự nhiên và cao su tổng hợp) có tính đàn hồi, độ bền mài mòn và hệ số ma sát cao, rất phù hợp để sản xuất lốp xe. Thép và nhôm có thể dùng cho khung xe, gốm sứ không phù hợp cho lốp xe.

Tôi bề mặt (ví dụ: tôi cao tần, tôi laser) là phương pháp nhiệt luyện chỉ nung nóng và làm nguội nhanh lớp bề mặt của thép, tạo lớp bề mặt cứng và chống mài mòn, trong khi lõi vẫn giữ được độ dẻo dai ban đầu. Ủ, thường hóa, ram là các phương pháp nhiệt luyện toàn bộ thể tích vật liệu.

Silicon là vật liệu bán dẫn phổ biến nhất do có tính chất điện phù hợp và công nghệ chế tạo vi mạch dựa trên silicon đã phát triển mạnh mẽ. Đồng, nhôm, vàng là kim loại dẫn điện tốt, không phải bán dẫn.

Độ dai là khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng lớn trước khi bị phá hủy, bao gồm cả biến dạng dẻo và phá hủy giòn. Độ bền là khả năng chịu tải, độ cứng là khả năng chống biến dạng dẻo cục bộ, độ dẻo là khả năng biến dạng dẻo.

Thép không gỉ (inox) chứa hàm lượng Crom (Cr) từ 10.5% trở lên, tạo lớp màng oxit Cr2O3 bảo vệ, giúp thép có khả năng chống ăn mòn rất tốt. Thép gió dùng cho dao cắt gọt, thép mangan tăng độ bền, thép silic dùng trong kỹ thuật điện.

Creep là hiện tượng biến dạng dẻo chậm, xảy ra dưới tác dụng của tải trọng tĩnh không đổi trong thời gian dài, đặc biệt rõ rệt ở nhiệt độ cao. Tải trọng thay đổi tuần hoàn gây mỏi, tải trọng va đập gây phá hủy tức thời, nhiệt độ thấp không gây creep đáng kể.

Độ dẫn nhiệt là đại lượng đo khả năng vật liệu truyền nhiệt. Độ dẫn điện liên quan đến khả năng dẫn điện, độ bền nhiệt là khả năng chịu nhiệt, nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết để tăng nhiệt độ.

Gia công cắt gọt (ví dụ: tiện, phay, bào) là quá trình loại bỏ vật liệu thừa để tạo hình dạng sản phẩm. Đúc là tạo hình bằng cách rót kim loại lỏng, rèn là tạo hình bằng lực nén, hàn là quá trình nối các chi tiết.

Độ cứng là khả năng vật liệu chống lại biến dạng dẻo, đặc biệt là sự xâm nhập bề mặt. Độ bền liên quan đến khả năng chịu tải phá hủy, độ dẻo là khả năng biến dạng dẻo, và độ dai là khả năng hấp thụ năng lượng trước khi gãy.

Hệ số hấp thụ âm là đại lượng đo khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng âm thanh, tức là giảm âm thanh truyền qua hoặc phản xạ. Độ dẫn âm và tốc độ truyền âm liên quan đến khả năng truyền âm, trở kháng âm liên quan đến sự cản trở truyền âm.

Độ bền hóa học là khả năng vật liệu chống lại tác động của môi trường hóa học, tức là khả năng chống ăn mòn. Độ bền cơ học liên quan đến khả năng chịu tải, độ bền nhiệt là khả năng chịu nhiệt, độ bền mỏi là khả năng chịu tải trọng chu kỳ.

Polymer nhiệt dẻo có cấu trúc mạch thẳng hoặc phân nhánh, khi nung nóng sẽ mềm chảy và có thể tạo hình, khi nguội lại rắn và quá trình này có thể lặp lại. Polymer nhiệt rắn sau khi gia nhiệt lần đầu để đóng rắn thì không thể mềm chảy trở lại.

Vật liệu composite được tạo thành từ hai hay nhiều pha vật liệu khác nhau, thường gồm pha nền và pha gia cường, để kết hợp các tính chất ưu việt của từng pha.

Gang dẻo (gang cầu) có graphit ở dạng cầu, giúp giảm sự tập trung ứng suất và cải thiện đáng kể độ dẻo và độ dai so với gang xám (graphit dạng tấm) và gang trắng (cementit). Gang rèn là gang trắng sau nhiệt luyện để khử cementit.