Dislokasyonlar

Dislokasyonlar hatasız bir kafesteki çizgi hatalarıdır. Vida ve kenar dislokasyonu olmak üzere iki tip dislokasyon vardır. Vida dislokasyonu, hatasız kristali yarısına kadar kesmekle, sonra kristali bir atom aralığı kadar eğmekle gösterilebilir. Eğer kristalin eğildiği her doğrultuda, bir atom aralıklı eşitlikte hareket ettiği eksen etrafında bir tür dönülerek kristalografik düzlem takip edilirse, başlangıç noktasından bir atom aralığı aşağıda bitirilir. Çevrimi tamamlayan ve başlangıç noktasına geri getiren vektör Burgers vektorü “b” dir. Dönülmeye devam edilseydi bir spiral yolun krokisi çizilebilirdi. Etrafında bu yolun krokisinin çizildiği eksen veya çizgi vida dislokasyonudur. Burgers vektorünün, vida dislokasyonuna paralel olduğu görülür.

Bir kenar dislokasyonu, hatasız kristali yarısına kadar dilimleyerek, kristali ikiye ayırarak ve kesimi fazla bir atom düzlemi ile kısmen doldurarak gösterilebilir. Araya sokulan bu düzlemin alt kenarı, kenar dislokasyonunu temsil eder. Eğer her doğrultuda, eşit sayıda atom aralığında gidilirse, kenar dislokasyonu etrafında saat doğrultusundaki bir çevrim, baslangıç noktasından bir atom aralıkta bitirilir. (Çevrimi tamamlamak için gerekli vektör yine Burgers vektorüdür. Bu durumda Burgers vektorü kenar dislokasyonuna diktir.

Hatasız kristalin kesilmesi ve bir atom aralığı kadar kayması Kırılma boyunca oluşan çizgi bir vida dislokasyonudur. Vida dislokasyonu etrafında bir atom aralığına eşit bir halkayı kapatmak için bir Burgers vektorü, b gereklidir.

Şekil de Hatasız kristalin kesilmesi ve fazla bir atom düzleminin araya sokulması. Fazla düzlemin alt kenarı bir kenar dislokasyonudur . Kenar dislokasyonu etrafında bir atom aralığına eşit bir çevrimi kapatmak için bir Burgers vektorü b, gereklidir.

Burgers vektörü doğrultusunda (yönünde) hareket eden bir kaydırma (makaslama) kuvveti dislokasyon içeren bir kristale uygulandığında diskolasyonun bulunduğu düzlemde diskolasyonlar atomlar arası bağları kırarak hareket edebilir. Kesilen düzlemin orjinal kısmı atom düzlemi ile bağ kurması için kaydırılır. Bu, kaydırma dislokasyonun bir atom aralığı kenara hareket etmesine neden olur. Bu işlem devam ederse, dislokasyonlar kristalin dışında bir basamak üretilene kadar kristal boyunca hareket eder. Dislokasyonlar devamlı olarak kristalin bir tarafından girebilseydi ve kristal boyunca aynı yolda hareket etseydi kristal sonunda ikiye bölünebilirdi.

Dislokasyon hareketi ile şekil değişimini sağlayan işlem kayma olarak adlandırılır. Dislokasyon çizgisinin hareket ettiği doğrultu kayma doğrultusu, kenar dislokasyonları için Burgers vektörlerinin doğrultusudur. Kayma sırasında kenar dislokasyonu Burgers vektörü tarafından oluşturulmuş, düzlemi ve dislokasyonu dışarı götürür; bu düzlem kayma düzlemi olarak adlandırılır. Kayma doğrultusu ve kayma düzleminin bütününe kayma sistemi denir. Bir vida dislokasyonunda da aynı durum meydana gelir. Kristal Burgers vektorüne paralel bir doğrultuda Şekil değiştirmekle beraber dislokasyon Burgers vektörüne dik doğultuda hareket eder. Hemen hemen her zaman kayma doğrultusu, sıkı paket (atom yoğunluğunun en fazla olduğu). doğrultusudur ve kayma düzlemi bir sıkı paket düzlemidir. Metallerde en çok bilinen kayma düzlemleri gösterilmiştir.,

Şekil de Atomların için deki dislokasyon kaydırma kuvveti uygulandığında, dislokasyonlar kayma doğrultusunda bir Burgers vektörü mesafesi hareket edene kadar atomlar yer değiştirir.

Şekil de Dislokasyon üzerinde etkiyen bir kaydırma kuvvetinin hatasız kristale uygulanması bir basamak oluşturulana kadar dislokasyonun kristal boyunca hareket etmesine neden olur, şimdi kristal şekil değiştirilmiştir.

DİSLOKASYONLARIN ÖNEMİ

Bazı seramik ve polimerlerde de kayma olabilmekle beraber, kayma işlemi özellikle metallerin mekanik davranışlarının anlaşılmasına yardımcı olur. Kayma, ilk olarak metallerin dayanımının metalik bağdan tahmin edilen değerden neden çok daha az olduğunu açıklar. Yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi bir demir çubuğun kesit alanı boyunca metalik bağların hepsi kopartılarak kırılma gerçekleştirilseydi her cm2 için milyonlarca kg’lık kuvvet sarfedilmek zorunda kalınırdı. Bunun yerine kayma olayının herhangi bir anında sadece metalik bağların çok küçük bir kısmının kırılmasına gerek duyulan kaymayı sağlamakla çubuğun şekli degiştirilebilir. Demir çubuğun kayma ile şeklini degiştirmek için sadece 70 MPa’lik bir kuvvet yeterli olabilir.

İkinci olarak, kayma metallerde süneklik sağlar. Dislokasyonlar olmasaydı demir çubuk gevrek olabilirdi; metaller kullanışlı şekillere, dövme gibi çesitli metal şekillendirme yöntemleriyle, şekillendirilemezdi.

Üçüncü olarak, dislokasyon hareketini etkilemekle metal veya alaşımların mekanik özellikleri kontrol edilebilir. Kristal içinde oluşturulan bir engel, yüksek kuvvet uygulanmadıkça dislokasyonun kaymasını engeller. şekillendirme için yüksek bir kuvvet uygulamak zorunlu ise böyle bir durumda metal dayanıklı olmak zorundadır.

Şekil de Dislokasyonsuz bir malzeme (a) yüzey (A0) boyunca bağlarının hepsini koparmakla kopabilirdi. Buna karşın bir dislokasyon kaydığıda (b), bağlar sadece dislokasyon çizgisi boyunca kırılır.

Kaynak;
http://teknolojikarastirmalar.com/e-egitim/malzeme/dislokasyonlar.htm

Sosyal medyada paylaş;

TAGS:

Fatih Kara

Sakarya Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği bölümü öğrencisiyim. Mühendislik dünyasıyla ilgili gelişmeleri paylaşmak ve öğrencilik hayatlarına devam arkadaşlara bir nebze de olsa yardım edebilmek amacıyla 2011'de MalzemeBilimi.Net'i kurdum. Şimdi ise elliye yakın yazarımızla bu alandaki açığı doldurmaya çalışıyoruz. Sen de "değerli okur" bir şeyler biliyorsan ve bu bilgileri paylaşmak istiyorsan yazarımız ol. Hem bilgilerinle piyasaya kendini ispatla hem de araştırma yapmayı seven kişilere kaynak ol. Saygılarımla...