Vật liệu kỹ thuật gồm những họ nào?

• Kim loại: lưới chấm đều
• Polymer: các sợi gợn sóng
• Gốm: các viên xếp so le
• Composite: sợi nằm trong nền

Bạn sẽ học được gì

• Kể tên bốn họ vật liệu kỹ thuật và tính chất điển hình của từng họ.
• Nhận ra một đồ vật thuộc họ nào qua vẻ ngoài, độ nặng và mặt cắt.
• Giải thích vì sao lớp phủ và bảng tính chất chung cần đọc thận trọng.

Cần biết trước

Không cần kiến thức trước. Chỉ cần để ý đồ vật quanh mình được làm bằng gì.

Bốn họ vật liệu khác nhau ở điểm nào?

Mỗi họ có một nhóm tính chất điển hình, và nhóm đó giúp đoán vật liệu hợp với việc gì. Giáo trình Classes of Materials của Đại học Cambridge có một bảng tính chất điển hình cho kim loại, polymer và gốm.

Hàng composite bổ sung cho bảng ba họ trong nguồn trên. Theo giáo trình về composite sợi của cùng trường, một composite là sự kết hợp của hai vật liệu và cho ra tính chất mong muốn của cả hai thành phần. Ví dụ, sợi chịu kéo tốt còn nền chịu nén tốt. Giáo trình ghi lợi ích chung là độ bền và độ cứng đi cùng sự nhẹ và bền lâu.

Làm sao nhận ra một đồ vật thuộc họ nào?

Cách nhanh nhất là nhìn bề mặt, cầm thử độ nặng, rồi nhìn mặt cắt nếu được. Theo Classes of Materials, kim loại thường có vẻ phản chiếu, ánh kim; gốm thường mờ; polymer có thể bóng hoặc mờ nhưng thường nhẹ hơn cả kim loại lẫn gốm.

Composite khó nhận ngay hơn. Bề mặt của nó có thể trông không đồng đều, và cắt mẫu ra có thể lộ sợi hoặc hạt. Giáo trình cũng lưu ý rằng mặt cắt thường giúp xác định vật liệu của chi tiết, vì bên trong có thể khác phần ngoài rìa.

• Mặt ngoài trông đồng nhất
• Mặt cắt lộ các sợi
• Cắt ngang mẫu

Vì sao lớp phủ và bảng tính chất cần đọc thận trọng?

Lớp phủ che vật liệu thật bên dưới, còn bảng tính chất chỉ là hướng dẫn sơ bộ. Giáo trình mô tả lớp phủ là lớp vật liệu khác bọc ngoài chi tiết để cải thiện bề mặt, và bảng tính chất của nó là hướng dẫn sơ bộ về điều có thể mong đợi ở mỗi họ.

Vì vậy, vẻ ngoài của một chiếc đinh ghim có thể đánh lừa. Giáo trình kể một chiếc trông như đồng thau nhưng bị nam châm hút. Khi mài lớp ngoài, người ta thấy kim loại xám bên trong là thép. Thép được bọc đồng thau vì lý do thẩm mỹ, và lớp bọc cũng bảo vệ bề mặt khỏi ăn mòn.

• Lõi vật liệu chính
• Lớp phủ mỏng ngoài cùng

Ví dụ trong đời sống

Hãy nhìn một bộ đồ ăn. Chiếc dao muỗng bằng thép không gỉ thuộc họ kim loại, cái tách sứ thuộc họ gốm, cốc dùng một lần bằng polystyrene thuộc họ polymer. Cùng là đồ để ăn uống nhưng mỗi món dùng một họ khác nhau, phù hợp với cách dùng của nó.

Hiểu lầm thường gặp

Gốm chỉ là đồ sứ. Bảng của giáo trình xếp cả bê tông trong công trình vào họ gốm, cùng với sứ.

Polymer luôn mềm. Giáo trình chỉ ghi tính chất của polymer là rất đa dạng và thường mềm, dẻo. Chữ "thường" cho phép có ngoại lệ.

Nhìn vẻ ngoài là biết vật liệu. Lớp phủ và cấu trúc bên trong có thể khác bề mặt, nên mặt cắt và thử nghiệm mới đáng tin hơn.

Câu hỏi thường gặp

Bê tông thuộc họ vật liệu nào?

Bê tông thuộc họ gốm theo bảng của giáo trình Cambridge, cùng nhóm với sứ làm bình và tách.

Thép không gỉ là kim loại hay polymer?

Thép không gỉ là kim loại. Giáo trình nêu dao muỗng bằng thép không gỉ như một ví dụ của họ kim loại.

Vì sao cần biết họ vật liệu?

Biết họ giúp đoán trước tính chất điển hình như độ cứng, độ giòn hay khả năng dẫn điện. Đó chỉ là hướng dẫn sơ bộ, nên vẫn cần thử nghiệm với chi tiết cụ thể.

Tóm tắt

• Vật liệu kỹ thuật thường chia thành kim loại, polymer, gốm và composite, mỗi họ có tính chất điển hình riêng.
• Vẻ ngoài, độ nặng và mặt cắt giúp nhận ra họ vật liệu, nhưng composite khó nhận ngay.
• Lớp phủ có thể che vật liệu bên dưới, và bảng tính chất chỉ là hướng dẫn sơ bộ.