Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti,...
Transcript of Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti,...
![Page 1: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/1.jpg)
Defekti u kristalima
![Page 2: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/2.jpg)
Idealni kristal se može opisati preko trodimenzionalnog periodičnog aranžmana tačaka, koji se zove rešetka, i jednim atomomili grupom atoma koji su pridruženi svakoj tački rešetke i zovu se motiv:
Kristal = Rešetka + Motiv
Meñutim, mogu postojati odstupanja od ove idealne situacije
Ova odstupanja se zovu kristalni defekti.
![Page 3: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/3.jpg)
Šta su defekti?
• Za idealne kristale smo naveli da su beskonačni što naravno u realnom svijetu nije ispunjeno. Svaki realni kristal ima površinu koja ga prekida pa i sama ta površina predstavlja odstupanje od idealne strukture. Meñutim pošto je broj atoma na površini kristala N puno manji od broja atoma u unutrašnjosti kristala mi onda realni kristal bez defekata možemo razamtrati kao idealni.
• Za razliku od idealnog kristala koji smo razmatrali do sad, u realnim kristalima ipak je prisutno narušenje periodične strukture usljed prisustva defekata
• Možemo reći da se elementi nereda u kristalnoj strukturi zovu se defekti
![Page 4: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/4.jpg)
• Defekti mogu bitno mijenjati osobine kristala:
• optičke, • mehaničke,
• električne, • toplinske
• magnetne osobine....• Ove osobine se mijenjaju sa promjenom
koncentracije defekata u kristalu
![Page 5: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/5.jpg)
Karakteristike kristalnih materijala su bitno zavisne od strukture
• Elastična konstanta• Tačka topljenja• Gustina• Specifična toplota• Koeficijent termičkog širenja
![Page 6: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/6.jpg)
Karakteristike zavisne od strukture
• Električna provodnost• Poluprovodničke karakteristike• Naprezanje• Jačina frakture
Prakti čno sve mehani čke karakteristike su zavisne od strukture.
![Page 7: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/7.jpg)
Karakteristike kristalnih materijala su bitno zavisne od strukture
• Elastična konstanta• Tačka topljenja• Gustina• Specifična toplota• Koeficijent termičkog širenja
![Page 8: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/8.jpg)
Defekti u kristalnim materijalima
• Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti tačkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti.
• koji remete lokalno pravilni aranžman atoma.• Njihovo prisustvo može značajno modifikovati
osobine kristala. Možemo se zapitati zašto su u realnim kristalima uvijek prisutni defekti.
![Page 9: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/9.jpg)
Zašto postoje defekti?
• U termičkoj ravnoteži pri p, T=const.
G=U+pV-TS
vrijedi da je Gibbsova energija minimalana
• Entropija je proporcionalna sa logaritmom TD vjerovatnosti:
S=kBlnB
gdje je kB Boltzmanova konstanta, B je definirana kao broj mikroskopskih realizacija posmatranog TD stanja sistema – broj mikrostanja sistema
![Page 10: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/10.jpg)
Zašto postoje defekti?
To znači da nepravilnosti u razmještaju povećavaju entropiju .
Time se pri temperaturama iznad apsolutne nule smanjuje Gibbsova energija pa će u stanju TD ravnoteže stepen kristalne ureñenosti biti smanjen.
Dakle u realnom kristalu mora biti prisutan odreñeni broj strukturnih defekata jer to smanjuje Gibbsovu energiju.
![Page 11: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/11.jpg)
Podjela defekata
Govoreći u užem smislu defekti rešetke su stati čke nepravilnostigeometrijske strukture kristala- stati čki defekti (ne zavise od vremena) i njih dijelimo na tačkaste, linijske, površinske i zapreminske kao što je ranije rečeno
U širem smisli, postoje još i tzv. dinamički defekti.
Dinami čki defekti zavise od vremena i povezani su uz pobuñenja
kristala
![Page 12: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/12.jpg)
Dinamički defekti
• Dinamički defekti:-Kratkotrajni defekti-Pobuñenja kristalne rešetke
Kratkotrajni defekti
Izazvani najčešće vanjskim pobuñenjima (ozračavanje kristala EM valovima , snopovima naelektrisanih ili nenaelektrisanih čestica....)
![Page 13: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/13.jpg)
Dinamički defekti
• Pobuñenja kristala
• To su stanja u kojima je kristal kao cjelina u pobuñenom stanju i koja su relativno vremenski stabilna (stacionarna)
• Pobuñena stanja kristala kao cjeline možemo opisati pomoću različitih elementarnih pobuñenja.
• Ubrajamo ih u defekte jer deformišu kristalni potencijal
![Page 14: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/14.jpg)
Dinamički defekti
• Neka elementarna pobuñenja kristala:
1. Fononi- kvanti titranja kristalne rešetke2. Magnoni- kvanti spinskih valova u feromagnetima i
antiferomagnetima3. Ekscitoni- vezana električki neutralna stanja elektrona i šupljina4. Plazmoni- kvantizirani valovi plazme sastavljene od elektrona ili
šupljina5. Polaritoni- složena elementarna pobuñenja s primjesom fotona.
Npr. mogu nastati interakcijom fotona sa fononima ili sa ekscitonima
6. Polaroni- kvanti polarizacijskih valova. Ova pobuñenja su osobito izražena u jonskim kristalima
![Page 15: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/15.jpg)
Statički defekti• Mi ćemo se u nastavku baviti statičkim defektima.• Statički defekti su nepravilnosti nastale pri formiranju kristalne
rešetke ili kasnije različitim postupcima (mehaničkim deformacijama, grijanjem, ozračivanjem....) tzv. strukturni defekti
• Prema broju dimenzija u prostoru mogu biti:
• “0” dimenzionalni-Tačkasti (vakancije, intersticije)• “1- dimenzionalni”- Linijski (dislokacije)• “2- dimenzionalni”-Površinski (granice zrna, granice kristala)• “3-dimenzionalni”-Zapreminski (pukotine, rupe u kristalu, strana
tijela)
• Tačkasti defekti su lokalizirani samo na područje od nekoliko atoma, ali ako se defekti šire preko makroskopskog regiona kristala zovu se nesavršenosti rešetke tj. linijski, površinski i zapreminski defekti.
![Page 16: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/16.jpg)
Tačkasti defekti
• Linearne dimenzije tačkastih defekata su uporedive sa razmakom izmeñu susjednih atoma
• Podjela ta čkastih defekata:• Primjesni (prisustvo drugih atoma koji nisu u sastavu idealnog
kristala)• Vlastiti tačkasti defekti (prisustvo atoma kristala koji su na mjestima
gdje ne bi trebali biti)
• Svi atomi u idealnoj rešetki zauzimaju tačno definirane položaje
(ignorišući termičke vibracije).
U svakom realnom kristalu postoji odreñeni broj primjesa (nečistoća)
![Page 17: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/17.jpg)
Tačkasti defekti• Pokušajmo zamisliti kakve sve defekte ovog tipa možemo imati u
kristalu
![Page 18: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/18.jpg)
Tačkasti defekti
• Vlastiti (intrinsi čni) tačkasti defekti su vakancija (praznina u regularnom rasporedu atoma) i intersticijski atom (atom u položaju koji narušava periodičnu kristalnu strukturu)
• Primjesni (vanjski) ta čkasti defekti nastaju kad neki drugi atom (manji ili veći) može u kristalu zamijeniti regularni atom (supstitucijska primjesa ) ili se može smjestiti izmeñu regularnih atoma (intersticijska primjesa )
![Page 19: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/19.jpg)
Vakancija
![Page 20: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/20.jpg)
vakancija Intersticijalnaprimjesa
Supstitucijalnaprimjesa
Tačkasti defekti
![Page 21: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/21.jpg)
Tačkasti defekti• Schottkyev defekt- vakancija nastala odlaskom atoma na površinu
kristala• Frenkelov defekat- vakancija nastala kad atom iz regularnog
položaja preñe u intersticijski položaj
![Page 22: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/22.jpg)
• Već smo objasnili zašto je u kristalu uvijek prisutan odreñeni broj defekata. Sad ćemo izvesti ravnotežnu koncentraciju Schootky-evih i Frenkelovih defekata u stanju TD ravnoteže
![Page 23: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/23.jpg)
Tačkasti defekti
![Page 24: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/24.jpg)
• Ravnotežna koncentracija Schottkyjevih i Frenkelovih defekata izvedeno na tabli
• Pomoću tačkastih defekata objašnjava se proces difuzije
Mehanizam prstena Mehanizam vakancija
Mehanizam intersticija
![Page 25: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/25.jpg)
Dislokacije
• Linijski defekti- prostiru se na udaljenostima nekoliko miliona puta većim od meñuatomskih
• Dislokacija predstavlja narušenje periodične strukture duž neke linije.
• Postoje različiti oblici dislokacija
• Dva osnovna tipa: ivična (rubna, linijska)helikoidalna (spiralna)
Njihovom kombinacijom dobivamo složenije oblike koji su uglavnom i prisutni u kristalima
![Page 26: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/26.jpg)
• Rubne dislokacije su prouzrokovane završetkom neke ravnine atoma u sredini kristala. U tom slučaju susjedne ravnine nisu ravne nego savijene oko ruba završetka te ravnine
![Page 27: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/27.jpg)
• Kako se može dobiti rubna dislokacija?
![Page 28: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/28.jpg)
Rubna dislokacija
Nastajanje rubne dislokacije
![Page 29: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/29.jpg)
Dislokacije
• Najvažniji dvodimenzionalni ili linijski defekt je dislokacija
• Dislokacije su važne za objašnjenje smicanja (slip) u kristalu.
• One su takoñe veoma blisko povezane sa skoro svim ostalim mehaničkim fenomenima kao što su:očvršćavanje, zamor materijala, usjek i oštri lom.
![Page 30: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/30.jpg)
Nedostaje pola ravni� Defekt
![Page 31: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/31.jpg)
Dodatna polovina ravni…
…ili nedostaje pola ravni
![Page 32: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/32.jpg)
Extra half plane Nema ekstra ravni
![Page 33: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/33.jpg)
Missing plane Ni ravni koja nedostaje...
![Page 34: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/34.jpg)
Ekstra pola ravni
…ili nedostajuća pola ravni
Rubna dislokacija
![Page 35: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/35.jpg)
Atomi oko jedne rubne dislokacije; extra polovina ravni atoma prikazana u perspektivni (Iz A. G. Guy, Essentials of Materials Science, McGraw-Hill Book Company, New York, 1976, p. 153.)
![Page 36: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/36.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
![Page 37: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/37.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
![Page 38: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/38.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
klizanje nema klizanja
granica = rubna dislokacija
Ravan klizanjab
Burgersovi vektori
![Page 39: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/39.jpg)
Ravan klizanja
Klizanje Nema klizanja
disloka
cija
b
t
Dislokacija: granica izmeñu regiona sa i bez klizanja
b: Burgers’ov vektorizražava veličinu i pravac klizanja
t: jedinični vektortangentan na dislokacionu liniju
![Page 40: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/40.jpg)
Linija dislokacija:Linija dislokacija je granica izmeñuklizajučeg i neklizajučeg regiona kristala
Burgers-ov vektor:veličina i pravac slip-a (kliznuća) se predstavlja vektorom b koji se zove Burgersov vektor,
Linijski vektorJedinični vektor t koji je tangentan na dislokacionu liniju zove se tangentni vektor linijskog vektora.
![Page 41: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/41.jpg)
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 2 3 4 5 6 7 8 9
klizanje nema klizanja
granica = rubna dislokacija
Ravan klizanjab
Burgersov vektor
t
![Page 42: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/42.jpg)
Kretanje ivične dislokacije
Pod djelovanjem smicanja
![Page 43: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/43.jpg)
Analogija sa kretanjem nabora na ćilimu
![Page 44: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/44.jpg)
• Helikoidalna dislokacija
• Označava granicu izmeñu dijela kristala koji je pomjeren klizanjem i dijela koji nije pomjeren klizanjem
• Ova granica je paralelna pravcu klizanja, za razliku od slučaja ivične dislokacije gdje je granica okomita na pravac klizanja
![Page 45: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/45.jpg)
Nastajanje helikoidalne dislokacije
![Page 46: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/46.jpg)
Uvrnu
ta disl
okac
iona l
inija
b
t
b || t
12
3
![Page 47: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/47.jpg)
Odakle dislokacije u kristalu?
• Slikoviti prikaz da dislokaciju možemo zamisliti kao umetnutu poluravninu, nema očito nikakve veze s time kako se dislokacije stvarno stvaraju u kristalima. Nabrojimo nekoliko mogućih mehanizama stvaranja dislokacija.
• 1) Kao prvo dislokacije su prisutne u kristalu od samog početka kristalizacije
Analogija sa klipom kukuruza
![Page 48: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/48.jpg)
• 2) Stvaranje na mjestima velikog naprezanja• 3) Mehaničke deformacije povećavaju broj dislokacija
![Page 49: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/49.jpg)
Površinski defekt
• Površinski defekti nastaju okupljanjem linijskih defekata u ravni.
• Utisnuta ravan izmeñu dva gusto pakovana regiona je jedan tip površinskogdefekta.
• Granice zrna, su takoñe površinski defekti.
![Page 50: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/50.jpg)
Iz Callister-a
![Page 51: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/51.jpg)
⊥⊥⊥⊥Rubna dislokacija
432 atoma
55 x 38 x 15 cm3
![Page 52: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/52.jpg)
• Dva osnovna tipa dislokacija:
• Rubna (Edge) dislokacija , Burger-ov vektor je normalan na liniju dislokacije
• Postoje dva tipa rubne dislokacije, pozitivna i negativna.
• Zavrnuta (Screw) dislokacija, Burger-ov vektor je paralelan sa linijom dislokacije.
• Postoje i dva tipa zavrnute dislokacije, desna i lijeva zavrnuta dislokacija.
![Page 53: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/53.jpg)
Površinski defekti• Prema definiciji idealnog kristala, koji je beskonačnih dimenzija,
realni kristali su konačni te su vanjske plohe ustvari dvodimenzijski (planarni defekti) koje kao takve obično ne nabrajamo. Meñutim kada se prekid savršene periodičnosti kristalne rešetke dogodi unutar kristala, govorimo o dvodimenzijskim (planarnim)defektima. U principu razlikujemo tri vrste dvodimenzijskih defekata:
1. greške u slijedu mrežnih ravnina (''stacking faults'')
2. dislokacijski zidovi (''dislocation walls'' ili ''subgrainboundaries'')
3. granice kristalita (''grain boundaries''): granice-plohe izmeñu pojedinih kristalita istog materijala i meñuplohe (''interfaces''); granice-plohe izmeñu kristalita različitih materijala.
![Page 54: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/54.jpg)
Nedostaje cijela ravan ili postoji dodatna ravan
Dislokacije se nastojekretati i penjati tako da zauzmu prostorni raspored koji će dati najmanju slobodnu energiju. Dolazi do male dezorijentacije (''misorientation'') izmeñu dva dijela kristala koji se onda zovu pod-zrna (''subgrains'').
![Page 55: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/55.jpg)
Površinski defekti
Granice zrna
Pod imenom granica zrna (''grain boundaries'') podrazumijevamo granicu koja razdvaja dva kristalita različite kristalografske orijentacije u mikro ili nanokristalnom materijalu.
![Page 56: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/56.jpg)
SEM slika polikristalnog Al2O3gdje se uočavaju granice kristalita
Slika površine filma K0.3MoO3 pomoću mikroskopije atomskim silama (AFM)
![Page 57: Defekti u kristalima · • Svi realni kristali sadrže nesavršenosti koji mogu biti ta čkasti, linijski, površinski ili zapreminski defekti. • koji remete lokalno pravilni aranžman](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022041805/5e5413928325a3685a55a5ac/html5/thumbnails/57.jpg)
Volumni defekti
• Ime govori za sebe• pukotine, rupe u kristalu, strana tijela –
inkluzije• To mogu biti np.r zaostali mjehurići zraka
prilikom stvrdnjavanja tekućine