Rácshibák (a valós kristály) rácshiba: a tökéletes periódusság megsérülése,

1. Rácshibák (a valós kristály) rácshiba: a tökéletes periódusság megsérülése, osztályozásuk: jellegük és kiterjedésük szerint. Miért foglalkozunk velük?– A reális anyagi tulajdonságok kialakításában van szerepük (pl. mechanikai tul.: folyáshatár, szakítószilárdság, diffúziós jelenségek értelmezése, elektromos vezetőképesség) vakanciák Ponthibák hibapárok intersztíciós helyzetű atom szubsztitúciós helyzetű atom Helyettesítéses szennyező atom: eltérő méretű (nem teljesen pontszerű, kiterjedtebb) Vakancia: a rácspontból hiányzik egy atom (előfordulnak di- és trivakanciák is)

2. Szubsztitúciós szennyezések: a ponthibáknál kiterjedtebbek, (hatásmechanizmusuk: valenciakülönbség, méretkülönbség, elektronegativitásbeli különbség), a fizikai tulajdonságokra gyakorolt hatásuk nagyobb, mint a vakanciáké!

3. Szilárd oldatok szerkezete • Szilárd oldat: • helyettesítéses (szubsztitúciós) → lehet korlátlan oldódás • rácsközi (interstíciós) → korlátozott lehet csak • rendezett • rendezetlen • A korlátlan elegyedés (szubsztitúció) feltételei • (Hume-Rothary-szabályok): • atomi átmérők különbsége:maximum 15% • azonos vegyérték • elektronegativitásuk közel azonos • azonos rácsszerkezet

4. A vonalhibák (diszlokációk) vonalhiba: a kiterjedése az egyik irányban sokkal nagyobb, mint arra merőlegesen, jelentőségük: a mechanikai tulajdonságokban (szakítószilárdság, folyási jelenségek), kristályosodási folyamatokban, kiválásos folyamatokban, mechanikai deformáció során mutatott felkeményedés. • A diszlokációk két fajtája: • éldiszlokáció, • csavardiszlokáció.

5. A diszlokáció vonala, mozgása és a plasztikus deformáció Egyes síkok könnyű elcsúszása a diszlokációk miatt van.

6. (kis elmozdulás) a a) a nyírófeszültség σ: feszültség x: elmozdulás G: nyírási modulus d: síkok távolsága d b) x elmozdulás A diszlokációk A diszlokációk létezésének bizonyítéka: a csúszás jelenségének, a nyíróerő nagyságának értelmezése Fémek jellegzetes alakváltozása: transzláció (a csúsztatófeszültség hatására az egyik sík elmozdulása a másikhoz képest): a) Két atomi sík egymáshoz viszonyított elmozdulása nyírás hatására egyenletesen deformált kristályban (metszet). b) Nyírófeszültség a síkok egyensúlyi helyzettől mért elmozdulásának függvényében. A kezdeti meredekséget jelölő szaggatott vonal a G nyírási modulust adja meg.

7. A diszlokációk A diszlokációk létezésének bizonyítéka: a csúszás jelenségének, a nyíróerő nagyságának értelmezése Fémek jellegzetes alakváltozása: transzláció (a csúsztatófeszültség hatására az egyik sík elmozdulása a másikhoz képest): σkr: Ga / 2πd (kritikus feszültség) ha a ≈ d σkr ≈ G / 2 π A valóság ezzel szemben: lásd következő táblázat. Következtetés: valami megkönnyíti a síkok közötti csúszást!

8. A diszlokációk A nyírási modulus és a rugalmassági határ összehasonlítása

9. A diszlokációk sűrűsége, mozgása, találkozása és a plasztikus deformáció • diszlokáció-sűrűség: • felületegységnyi területet metsző • diszlokációk száma • 102/cm2 Si, Ge kristályokban • 105/cm2 fémekben, ötvözetekben • (lágyított, hőkezelt állapotban) • 1011/cm2 erősen deformált fémekben • 2. egységnyi térfogatban található • diszlokációk hossza: • (cm/cm3) A diszlokáció-sűrűség különböző fizikai állapotban:

10. Megmagyarázandó: a diszlokációk számának növekedése a deformáció hatására (sokszorozódás csökkenés helyett?) A plasztikus deformáció során diszlokáció-források keletkeznek (Frank-Read források). Ezek rendszerint zárt diszlokáció-hurkok.

11. Diszlokációmozgások és az alakítási keményedés A diszlokációk mozgástípusa, a csúszási folyamatok és a mechanikai keményedés közötti kapcsolatot leíró görbe: (ideális eset: lapcentrált köbös rács, egykristály). Két különböző hőmérséklet: T2>T1

12. I. szakasz: rugalmas tartomány után a könnyű csúszás vagy egyszeres csúszás jelensége a domináns. • szakasz: meredek, T-től független (csúszásvonalak rövidek, inhomogén deformációs tartományok). • szakasz: parabolikus (nem lineáris) tartomány, kevéssé ismert diszlokációmozgási-mechanizmus, kezdete, megjelenése hőmérséklettől függ. • A keményedési görbe alakja a kristályszerkezettől nagy mértékben függ!

13. Felületszerű hibák • Lehet: • koherens, - kisszögű, • inkoherens, - nagyszögű. • Koherens kisszögű szemcsehatár, • Koherens nagyszögű szemcsehatár, • Inkoherens nagyszögű szemcsehatár.

15. A síkhibák: szemcsehatárok Mik a szemcsék? Önálló kristályok, amelyek vagy kristálycsírákból a megszilárdulás vagy a rekrisztallizáció során keletkeznek. A szemcséket elválasztó felületek a szemcsehatárok.

16. A megszilárdulás fázisátalakulás: olvadék → szilárd (lásd H2O megfagyása)

17. A szerkezet • A tulajdonságokat meghatározó szerkezeti tényezők: • atomi szintű szerkezet: kristályszerkezet, kémiai rövidtávú rend, kémiai kötéstípusok; • mikroszerkezet: a szerkezet mikronos, szubmikronos tartományban: szemcseszerkezet, az alkotó fázisok diszperzitása, a hibaszerkezet (diszlokációk, pórusszerkezet stb.). A mikroszerkezet: