Defekty punktowe i liniowe w materiałach krystalicznych

1. Wakans (defekt punktowy) w krysztale

- powstaje w wyniku nieobsadzenia węzła sieci przez atom, wskutek tego sąsiednie atomy przesuwają się w kierunku pustego miejsca, co wywołuje zniekształcenie sieci i wytwarza pole naprężeń rozciągające

- może powstawać samorzutnie w wyniku drgań cieplnych atomów

- ilość (stężenie) wakansów opisuje logarytmiczna funkcja rozkładu Boltzmanna

1. Odkształcenie plastyczne w metalach

- zmiana zewnętrznego kształtu metalu pod wpływem działania sił zewnętrznych bez de kohezji, tj. pęknięć i rozwarstwień

- dwa mechanizmy: przez poślizg i bliźniakowanie

Przemieszczenie siÄ™ dyslokacji

1. Linie i pasma poślizgu w kryształach metali

- linia poślizgu: ślad przecięcia się aktywnej płaszczyzny poślizgu z powierzchnią próbki (po wyjściu na nią dyslokacji); zwykle na powierzchni odkształconego monokryształu obserwuje się dużą ilość blisko położonych linii poślizgu, które przy obserwacji pod małym powiększeniem zlewają się, tworząc pasmo poślizgu

1. Płaszczyzny i kierunki łatwego poślizgu w sieciach krystalicznych metali

- płaszczyzna łatwego poślizgu: płaszczyzna krystalograficzna o największym wypełnieniu atomami

- kierunek poślizgu – kierunek krystalograficzny w którym atomy się ze sobą stykają (najgęściej wypełniony)

1. Dyslokacja krawędziowa w krysztale

- krawędź ekstra płaszczyzny, tj. półpłaszczyzny sieciowej umieszczonej między nieco rozsuniętymi płaszczyznami sieciowymi kryształu o budowie prawidłowej

- w zależności od położenia dodatkowej półpłaszczyzny dyslokacje mogą być dodatnie ┴ lub ujemne ┬

- wokół dyslokacji krawędziowej występuje jednocześnie postaciowe(naprężenie styczne) i objętościowe odkształcenie kryształu(naprężenia normalne)

1. Dyslokacja śrubowa w krysztale

- defekt liniowy struktury krystalicznej spowodowany przemieszczeniem części kryształu wokół osi, zwanej linią dyslokacji śrubowej

- wektor Burgersa b jest równoległy do jej linii

- wokół dyslokacji śrubowej występuje jedynie postaciowe odkształcenie sieci krystalicznej

- mogą być prawoskrętne i lewoskrętne

1. Energia dyslokacji

- energia odksztaÅ‚ceÅ„ sprężystych sieci E= α G b² (α – staÅ‚a zależna od rodzaju dyslokacji, G – moduÅ‚ Kirchoffa (staÅ‚a sprężystoÅ›ci materiaÅ‚u), b – wektor Burgersa)

1. Ruch dyslokacji w krysztale

- poślizg (gdy w płaszczyźnie poślizgu występują naprężenia styczne)

- wspinanie (pod wpływem naprężeń normalnych do ekstra płaszczyzny) – ruch dyfuzyjny

1. Spiętrzenie dyslokacji przed przeszkodą

- wzrost oporu przeciwko dalszemu poślizgowi dyslokacji

1. Efekt umocnienia w wyniku spiętrzenia dyslokacji

- umocnienie – zjawisko wzrostu twardości i wytrzymałości oraz pogorszenie plastyczności

jest wynikiem spiętrzeń dyslokacji przed przeszkodami (granice ziaren, wydzielenia innych

faz, krzyżowanie się aktywnych systemów poślizgu, itd.)

1. Gęstość dyslokacji w polikrysztale metalu – wpływ na własności

- całkowita długość linii dyslokacji przypadająca na jednostkę objętości kryształu

- mała gęstość: materiał wyżarzony

- duża gęstość: materiał silnie zgnieciony – zmniejszone odległości między dyslokacjami – umocnienie (wzrost wytrzymałości i twardości)