Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Vật liệu kĩ thuật – Đề 6

Ưu điểm chính của vật liệu composite nền polymer so với kim loại là tỷ lệ độ bền trên khối lượng (độ bền riêng) cao hơn, nghĩa là chúng nhẹ hơn nhưng vẫn có độ bền tương đương hoặc cao hơn kim loại trong một số ứng dụng. Các ưu điểm khác của kim loại như độ bền nhiệt, độ dẫn điện thường tốt hơn composite nền polymer. Khả năng chống ăn mòn của composite có thể tốt hơn trong một số môi trường nhất định.

Vật liệu kim loại đen là nhóm kim loại có chứa sắt, thép carbon là một ví dụ điển hình. Đồng thau, nhôm và titan là kim loại màu.

Tính chất đặc trưng của vật liệu siêu dẫn là điện trở suất bằng không khi nhiệt độ hạ xuống dưới nhiệt độ tới hạn (critical temperature). Điều này cho phép dòng điện chạy qua mà không bị tiêu hao năng lượng.

Sắt là vật liệu feromagnetic, có từ tính mạnh nhất trong các lựa chọn. Nhôm và đồng là vật liệu paramagnet hoặc diamagnet, có từ tính rất yếu. Thép không gỉ Austenitic thường không có từ tính (hoặc từ tính rất yếu) do cấu trúc Austenitic của nó.

Ứng suất chảy (yield strength) là giá trị ứng suất mà tại đó vật liệu bắt đầu chuyển từ biến dạng đàn hồi sang biến dạng dẻo. Vượt quá ứng suất chảy, vật liệu sẽ biến dạng vĩnh viễn. Ứng suất tối đa là độ bền kéo, độ cứng và độ dẻo là các tính chất khác.

Thấm carbon (cacbon hóa) là phương pháp gia công bề mặt, trong đó carbon được khuếch tán vào bề mặt thép ở nhiệt độ cao, tạo lớp bề mặt cứng và chống mài mòn. Sơn và mạ điện tạo lớp phủ bằng cách bồi đắp vật liệu lên bề mặt. Phun phủ nhiệt cũng tương tự, lớp phủ được tạo thành từ vật liệu phun lên.

Độ bền mỏi của vật liệu (khả năng chịu tải trọng thay đổi theo chu kỳ) bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm thành phần hóa học, kích thước hạt, ứng suất dư bề mặt, trạng thái bề mặt và nhiều yếu tố khác. Vì vậy, tất cả các yếu tố trên đều có thể ảnh hưởng.

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 polymer vô định hình có cấu trúc vô định hình (amorphous), không có trật tự xa. Cao su tự nhiên cũng có cấu trúc phức tạp, không hoàn toàn tinh thể.

Vật liệu composite tự phục hồi là loại vật liệu được thiết kế để có khả năng tự sửa chữa các hư hỏng nhỏ như vết nứt. Đây là một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển vật liệu tiên tiến. Thép không gỉ, bê tông và nhôm hợp kim không có khả năng tự phục hồi theo nghĩa này.

Độ dẫn điện của vật liệu bán dẫn có thể điều chỉnh được bằng cách pha tạp chất (doping), thay đổi nhiệt độ hoặc ánh sáng. Các phát biểu 1, 2, 3 là đúng về vật liệu bán dẫn.

Ferrite mềm là vật liệu từ mềm, có nghĩa là chúng dễ dàng bị từ hóa và khử từ. Vật liệu từ mềm được sử dụng trong các ứng dụng cần từ trường thay đổi như lõi biến áp, động cơ điện. Thép carbon cao, nam châm Alnico và NdFeB là vật liệu từ cứng (khó khử từ).

Kim cương là vật liệu tự nhiên có độ cứng cao nhất được biết đến. Trong các lựa chọn, kim cương vượt trội về độ cứng so với thép gió, gang xám và ceramic alumina, mặc dù ceramic alumina cũng có độ cứng cao.

Tính chất cơ học mô tả khả năng vật liệu chịu tác dụng của lực, bao gồm độ bền kéo, độ dẻo và độ cứng. Độ dẫn điện là tính chất vật lý, liên quan đến khả năng dẫn truyền điện.

Ăn mòn giữa các hạt (intergranular corrosion) thường xảy ra ở các mối hàn của một số loại thép không gỉ, đặc biệt là khi quá trình hàn tạo ra vùng nhạy cảm hóa (sensitized zone) dọc theo ranh giới hạt, nơi dễ bị ăn mòn hơn.

Trong kim loại, hạt nhỏ hơn thường làm tăng độ bền (đặc biệt là độ bền chảy và độ bền kéo) do cơ chế cản trở sự di chuyển của lệch mạng bởi ranh giới hạt. Đây là cơ sở của cơ chế tăng bền hạt nhỏ (Hall-Petch strengthening).

Vật liệu composite được tạo thành từ hai hay nhiều pha vật liệu khác nhau, do đó chúng không đồng nhất về cấu trúc và thành phần. Các đặc điểm khác như độ bền riêng cao, độ cứng vững cao và khả năng thiết kế linh hoạt là ưu điểm của composite.

Tôi thép là quá trình nhiệt luyện làm tăng độ cứng và độ bền của thép. Ủ và thường hóa làm giảm độ cứng, ram thường được thực hiện sau tôi để giảm ứng suất và độ giòn của thép tôi.

Vật liệu ceramic có độ bền nhiệt cao, độ cứng tốt, và tính chất điện môi tốt nên được dùng trong dao cắt, vật liệu chịu lửa, linh kiện điện tử. Tuy nhiên, độ giòn của ceramic khiến chúng ít được dùng làm kết cấu chịu lực chính trong cầu đường, thay vào đó thường dùng bê tông cốt thép và thép.

Gia công cắt gọt như tiện, phay là quá trình loại bỏ vật liệu thừa để tạo hình sản phẩm. Đúc là quá trình tạo hình bằng cách rót vật liệu lỏng vào khuôn. Gia công áp lực biến dạng vật liệu dưới tác dụng của lực. Hàn là quá trình nối các chi tiết lại với nhau.

Polytetrafluoroethylene (PTFE - Teflon) có khả năng chịu nhiệt cao vượt trội so với các polymer còn lại trong danh sách, có thể sử dụng ở nhiệt độ cao liên tục. PP, PS, PET có nhiệt độ làm việc thấp hơn nhiều.

Vật liệu ceramic thường có liên kết ion và cộng hóa trị mạnh mẽ giữa các nguyên tử, tạo nên cấu trúc mạng tinh thể cứng và giòn. Liên kết kim loại chủ yếu trong kim loại, Van der Waals và hydro là liên kết yếu hơn, thường gặp trong polymer và chất lỏng.

Polymer nhiệt dẻo (thermoplastic) có thể mềm ra khi nung nóng và rắn lại khi làm nguội, quá trình này có thể lặp lại. Polyethylene (PE) là một ví dụ. Bakelite, epoxy và cao su lưu hóa là polymer nhiệt rắn (thermoset), chúng bị biến chất không thuận nghịch khi nung nóng.

Ăn mòn điện hóa xảy ra khi có sự hình thành pin điện hóa do hai kim loại khác nhau (điện cực) tiếp xúc nhau trong môi trường điện ly (chất điện dẫn ion). Các điều kiện khác có thể gây ăn mòn hóa học hoặc ăn mòn do nhiệt.

Thử nghiệm kéo (tensile test) dùng để xác định độ bền kéo, ứng suất chảy, độ dãn dài... không phải để đo độ cứng. Thử nghiệm Brinell, Rockwell và Vickers là các phương pháp phổ biến để đo độ cứng vật liệu bằng cách ấn đầu đo vào bề mặt vật liệu.

Polyvinyl chloride (PVC) là một loại polymer có tính chất cách điện tốt, thường được sử dụng làm lớp vỏ bọc cách điện cho dây điện. Đồng và nhôm là vật liệu dẫn điện tốt, thép cũng dẫn điện.

Đúc áp lực là quá trình tạo hình sản phẩm bằng cách rót vật liệu lỏng vào khuôn dưới áp suất cao, không thuộc gia công biến dạng dẻo. Cán, kéo sợi và rèn là các phương pháp gia công biến dạng dẻo, trong đó vật liệu bị biến dạng dưới tác dụng của lực mà không bị phá hủy.

Đối với vật liệu chịu nhiệt dùng trong lò đốt, độ bền nhiệt cao là tính chất quan trọng nhất để vật liệu có thể duy trì tính chất và chức năng ở nhiệt độ cao. Các tính chất khác cũng quan trọng nhưng không phải là ưu tiên hàng đầu trong trường hợp này.

Silicon carbide (SiC) là một loại ceramic kỹ thuật (advanced ceramic/fine ceramic), có các tính chất đặc biệt như độ cứng cao, chịu nhiệt tốt, dùng trong các ứng dụng kỹ thuật cao. Gạch xây, sứ dân dụng và xi măng là ceramic truyền thống (traditional ceramic), có tính chất và ứng dụng khác.

Kiểm tra siêu âm (UT) là phương pháp NDT sử dụng sóng siêu âm để phát hiện các khuyết tật bên trong vật liệu. Các phương pháp khác sử dụng nguyên lý khác nhau: VT dùng mắt thường, PT dùng chất lỏng thẩm thấu, MT dùng hạt từ tính.

Cát khuôn đúc là vật liệu phổ biến để làm khuôn đúc kim loại do khả năng chịu nhiệt, dễ tạo hình và giá thành rẻ. PE không chịu được nhiệt độ đúc kim loại. Thép carbon thấp và nhôm hợp kim có thể dùng làm khuôn nhưng thường cho các phương pháp đúc đặc biệt hoặc khuôn vĩnh cửu, không phải khuôn cát.