กรรมวิธีการข้ ึนรูป Forming Process รหสั 6032102-6033102 1.IntroductionToForming 07-07-2021
ระบบและโครงสรา้ งผลึก Crystal Systems and Structures
ชว่ งความมีระเบียบ (Range of Orders) การจดั เรียงอะตอม - มีระเบียบ (ordering arrangement) - ไม่มีระเบียบ (no order)
1. ไม่มีระเบียบ (No Order) พบในวสั ดทุ มี่ ีสถานะกา๊ ซ เช่น Ar อะตอมอยูร่ วมกนั แบบกระจายตวั
2. มรี ะเบยี บช่วงสั้น (Short-range Order) พบในวัสดุทเ่ี ป็ นโมเลกุลเลก็ เช่น H2O พอลเิ มอรบ์ างชนิด หรือ วัสดุไมม่ ผี ลึก เช่น เซรามกิ
3. มีระเบียบช่วงยาว (Long-range Order) พบในวสั ดมุ ีผลึก เช่น โลหะ มีหน่วยซ้า (Repeating Unit)
ผลึก (Crystal)
การเกิดผลึก (Crystallization Process) 1. เกิดจากสารละลาย (Solution) ตวั ทาละลาย (Solvent) ตวั ถูกละลาย (Solute) https://youtu.be/V-RSLvXbu9M
Salt : NaCl http://digg.com/video/salt-crystallization
2. เกิดจากสารหลอมเหลว (Melting) ลดอุณหภมู ิการหลอมเหลว (Melting Point) เปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็ นของแข็ง (Liquid to Solid) https://youtu.be/Fot3m7kyLn4
Ice Crystal
หน่วยเซลล์ (Unit Cells) https://www.youtube.com/watch?v=KNgRBqj9FS8 หน่วยท่เี ล็กท่สี ุดของการจดั เรียงอะตอม เป็ นรูปทรงเรขาคณิต เรียก หน่วยเซลล์ (unit cells) หน่วยเซลลจ์ ะบรรจอุ ยูใ่ นโครงตาขา่ ย (สมมต)ิ มีลกั ษณะเป็ นโครงรา่ งสามมิตขิ องรูปทรงเรขาคณิต เรยี ก แลททซิ (lattice)
จดุ ตดั กนั ของโครงร่างสามมิติ เรียก จุดแลททิซ (lattice points) ความกวา้ ง ความยาว ความสูง และมุมทเ่ี กิดจากการตดั กนั ของแลททซิ เรียก แลททิซพารามิเตอร์ (lattice parameter)
จุดแลททิซ อะตอม แลททิซ
ระบบผลึก (Crystal Systems) • Bravias Lattice • 7 ระบบ • 14 ลกั ษณะ
Bravias Lattice
โครงสรา้ งผลกึ ส่ีเหลีย่ มลกู บาศก์ (Cubic Crystal Structures) • Simple Cubic (SC) • Body Center Cubic (BCC) • Face Center Cubic (FCC)
โครงสรา้ งผลึกหกเหล่ยี ม (Hexagonal Close Packed : HCP)
Lattice Parameter ระบบผลกึ (system) แกน (axes) มุม (axes angle) Cubic a=b=c = = = 90๐ Tetragonal a=bc = = = 90๐ Orthorhombic abc = = = 90๐ Monoclinic abc = = 90๐ abc 90๐ Triclinic a=bc = = 90๐ , = 120๐ Hexagonal a=b=c = = 90๐ Rhombohedral
โครงสร้างผลกึ ของโลหะบางชนิด Metal Crystal Metal Crystal structure structure Aluminium (Al) Chromium (Cr) FCC Molybdenum (Mo) BCC Cadmium (Cd) FCC Cobalt (Co) HCP Nickel (Ni) FCC Copper (Cu) FCC Gold (Au) BCC Platinum (Pt) BCC -Iron (Fe) HCP Lead (Pb) HCP Silver (Ag) BCC HCP FCC Tantalum (Ta) FCC -Titanium (Ti) BCC Tungsten (W) FCC Zinc (Zn)
ความไม่สมบรู ณข์ องผลึก Imperfections of Crystal
จดุ บกพรอ่ ง (Point Defects) คือ การบกพรอ่ งของอะตอม ณ ตาแหน่งใดๆ • ช่องว่าง (Vacancy) • อะตอมแทรก (Interstitially) • อะตอมแทนท่ี (Substitution)
แนวบกพร่อง (Linear Defects) คอื การบกพร่องของแนวการจัดเรียงอะตอม • ดิสโลเคชนั ่ (Dislocation) https://youtu.be/7qgBMKS_fyo ผลกึ ถูกอดั (Compressive) และ ถกู ดงึ (Tensile) ในเวลาเดยี วกัน ทาใหเ้ กดิ สลปิ (Slip) คอื การเล่ือนไถล (Sliding) เนื่องจาก แรงเฉือน (Shear Force)
ระนาบบกพรอ่ ง (Planar Defects) คือ การบกพรอ่ งของพ้ นื ที่การจดั เรียงอะตอม • การจดั เรียงผิดชัน้ (Stacking Fault) • ขอบเกรน (Grain Boundary) https://youtu.be/49qzoxACHfE
โครงสรา้ งจลุ ภาค (Microstructures) คือ โครงสรา้ งของวสั ดุ ระดบั m • เกรน (Grain)
วสั ดอุ สณั ฐาน (Amorphous) คือ วสั ดทุ ไ่ี ม่เป็ นผลกึ (Non-crystalline) • ของเหลว (Liquid) • แก้ว (Glass) • พอลเิ มอร์ (Polymer)
สารละลาย (Solution) • ตวั ทาละลาย (Solvent) • ตวั ถกู ละลาย (Solute) https://youtu.be/xdedxfhcpWo
สารละลายของแข็ง (Solid Solution) • ตวั ทาละลาย (Solvent) • ตวั ถกู ละลาย (Solute)
• สารละลายของแข็งชนิดอะตอมแทนที่ (Substitutional Solid Solution) อะตอมตวั ถูกละลาย แทนท่ี อะตอมตวั ทาละลาย • สารละลายของแข็งชนิดอะตอมแทรกตวั (Interstitial Solid Solution) อะตอมตวั ถูกละลาย แทรก อะตอมตวั ทาละลาย
คำอุปสรรค (Prefix) = คำแสดงจำนวนพหุคณู ของปริมำณ จานวน พหุคณู คาอปุ สรรค สญั ลกั ษณ์ 1,000,000,000,000,000,000,000,000 1024 ยอตตะ (Yotta) Y 1,000,000,000,000,000,000,000 1021 เซตตะ (Zetta) Z 1,000,000,000,000,000,000 1018 เอกซะ (Exa) E 1,000,000,000,000,000 1015 เพตะ (Peta) P 1,000,000,000,000 1012 เทระ (Tera) T 1,000,000,000 109 กิกะ (Giga) G 1,000,000 106 เมกะ (Mega) M 1,000 103 กิโล (kilo) k 100 102 เฮกโต (hecto) h 10 101 เดคา (deca) da 1/10 10-1 เดซิ (deci) d 1/100 10-2 เซนติ (centi) c 1/1,000 10-3 มิลลิ (milli) m 1/1,000,000 10-6 ไมโคร (micro) 1/1,000,000,000 10-9 นาโน (nano) n 1/1,000,000,000,000 10-12 พโิ ก (pico) p 1/1,000,000,000,000,000 10-15 เฟมโต (femto) f 1/1,000,000,000,000,000,000 10-18 อตั โต (atto) a 1/1,000,000,000,000,000,000,000 10-21 เซพโต (zepto) z 1/1,000,000,000,000,000,000,000,000 10-24 ยอคโต (yocto) y
แรง (Force)
สมบัติทางกล คือ พฤติกรรม (Behavior) แรง (Force)การตอบสนองตอ่ ท่มี ากระทา เพ่ือตา้ นทาน • การเสียรูป (Deformation) • การแตกรา้ ว (Cracking) • การแตกหัก (Fraction)
•ความเค้น (Stress, ) F = dA A F F = A = F/A F คอื แรงกระทำภำยนอก (N) (N/m2 หรอื Pascal) A คือ พ้ืนท่ีหน้ำตัด (m2)
•ความเครียด (Strain, ) l0 = l f − l0 FF l0 FF lf l0 คอื ควำมยำวเร่ิมตน้ lf - l0 คือ ควำมยำวทีเ่ ปลย่ี นไป
การเสยี รูปแบบยดื หยุ่น (Elastic Deformation)
•Hook’s law คอื = Eε •E= slope of curve = /ε •เรยี ก Elastic modulus Stress 1 2 3 Strain
การเสยี รูปแบบถาวร (Plastic Deformation) https://youtu.be/wHr31N3Bj0E
P PN P PS a Slip direction PP • เกดิ แรงเฉือน (Shear Forces) • ระนำบอะตอมเกิดกำร เล่ือนไถล (Slip) เนอ่ื งจำกแรงเฉอื น
(111) z [110] (111) fcc <110> y x [111] <111> (110) bcc z (110) x y
การจัดเรยี งตัวของผลกึ มีผลตอ่ แรงในการเล่อื นผลกึ •BCC •FCC Metal Shear Stress (MPa) Fe (FCC) 0.94 Fe (BCC) 27.5
48
https://www.youtube.com/watch?v=pS2HSTwHpSw
โลหะเสียรูปสม่ำเสมอ โลหะเสยี รูปไม่สมำ่ เสมอ M Stress Engineering StresStsr-ainStrain curve
Search
