MH1004 F3

Vilka punktdefekter finns det i metaller?

Vakanta gitterplatser, interstitiella atomer och substitutionellt lösta atomer

Vad är dislokationer för typ av defekt?

Linjedefekt

Vad är en ytdefekt

korngränser

Förklara vakanser

Vakanser är punktdefekter och är en tom plats i kristallgittret. En vakans är en plats där en atom saknas, en ledig plats i atomgittret. Vakanser möjliggör diffusion av atomer samt kryp i ett material. Vakanser påverkar inte materialets styrka.

Vad är jämviktshalt av vakanser?

Jämnviktshalten varier med temperaturen (antalet defekter ökar med temperaturen). Varje gitterplats är en möjligt vakans

Vad är substitutionella och interstitiella atomer?

Substitionell fast lösning är att inlösta atomer ersätter värdatomerna.
Interstitiell fast lösning är att inlösta atomer tar plats i utrymmen eller “mellanrum” mellan värdatomerna

Inlösta atomerna har sällan/aldrig samma storlek som värdatomerna, så det omgivande atomgittret blir påverkat, eftersom atomerna knuffas utåt. Det finns inga absolut rena metaller.

Vad påverkar hur atomer löser sig i varandra?

Atomstorlek, kristallstruktur och elektron-negativitet. Om skillanden i atomsstorlek är mindre än 15 / blir det ny fas/utskiljning.
Om ämnena har samma kristallstruktur har de höglöslighet. Om det är stor skillnad i elektron-negativitet så blir det ny fas/utskiljning

Hur beter sig legeringar i substitutionell inlösning (Brons)

Öar av Sn rör sig på utan och legerar med Cu atomer så att det blir brons. Öarna rör sig hela tiden över “olegerade” regioner och lämnar kvar Sn-atomer. Slutligen försvinner öarna.

Vilka punktdefekter/vakanser finns det i keramer?

Frenkeldefekt - en katjon på fel plats

Shottkydefekt - en katjonvakans och en anjonvakans

Vad är dislokationer mer utförligt

Dislokationer är linjedefekter och är en felbyggnad i gittret och finns i alla kristallina material. Utan rörliga dislokationer kan man inte forma ett kristallint material. Utan dislokationer skulle metaller i deofrmationshänseende vara som keramer (spröda). Antalet dislokationer i ett odeformerat material är ca 10^9 m^-2 och i ett deformerat material upp till ca 10^16

Förklara rörelse av dislokationer

Vid belastning rör sig dislokationen genom kristallen. Det extra atom-planet flyttas i diskreta steg genom att bindningarna bryts och återskapas. Sker vanligen på tätpackade atomplan, i tätpackade riktningar där atomavståndet är kortast (glidplanet). Detta ger upphov till plastisk (permanent) deformation.

Vilka två typer av dislokationsrörelse finns?

Kantdislokation och skruvdislokation.
Kantdislokation : bidningarna längs kanten av det extra atomplanet bryts och återskapas kontinuerligt när dislokationen rör sig.
Skruvdislokation: dislokationslinjen är parallell med Burgers vektor och rör som en sprialtrappa som skruvar sig kring dislokationskärnan

Vad menas med Burgers-vektor?

En dislokation karakteriseras av sin “burgers-vektor”. Den beskirver den längd i atomavstånd som dislokationen har infört i den perfekta atomskrukturen (skillnad med respektive utan dislokation. En dislokations energi är proportionell mot kvadraten av Burgers vektorn. Linjedefektens riktning och Burgersvektorn är viktig information om dislokation.

Förklara glidplan och glidriktningar för FCC och BCC

Vid plastisk deformation: primärt glidning i tätpackade plan i de mest täpackade riktningarna.

Vad är glidlinjer och glidband?

Dislokationer som når en ytteryta, lämnar ett hack i ytan som motsvarar ett atomplan. När tusentals dislokationer nått ytan kan de ses som en glidlinje. Vid plastiskt deformation fås glidning i närliggande plan utefter karakteristiska plan (glidplan) och riktningar (glidriktningar). Band av tätt liggande glidlinjer kallas glidband.

Förklara dislokationer i olika kristallina material

Dislokationer finns i alla kristallina material.
Metaller har lätt dislokationsrörelse, bidningarna har inga riktningar och det finns tätpackade plan och riktningar som är bra för glidning

Kovalenta keramer ( Si och diamant) - riktade bindningar och försvårad dislokationsrörelse. Keramer är sprödare än metaller eftersom dislokationsrörelse är ett nödvändig villkor för plastisk deformation.

Jonsiak keramer (NaCl) - mycket energi krävs för att förflytta en anjon förbi en annan anjon. Mycket försvårad dislokationsrörelse

Vad är ytdefekter?

Korngränser: är gränsytor mellan kristallkorn, uppstår vid stelnadet eller vid omvandlingar i fast fas. Har enhetsceller med olika orientering på ömse sidor. Kristall-riktningarna ändras när man korsar en korngränds, vilket försvårar/stoppar dislokationsrörelser. Varje korn är en kristall. Korngränser är 2-3 atomplan breda

Vad är En- och polykristallina material?

En-kristaller: egenskaper varierar i olika riktningar, anisotropt, ex elasticitetsmodulen för BCC-järn, ex diamant
Polykristallina material: Egenskaperna i varje korn varierar med riktningen, kornens orientering varier och materialet blir isotropt dvs oberoende av kristallriktningarna. Egenskaperna blir ett medelvärde av kornens egenskaper. Om kornen har textur blir materialet anisotropt ex efter valsning. Flesta material är polykristallina.

Hur bestämmer man kornstorlek

Kornstorlek anges som diametern på den genomsnittliga kornstorlek eller formeln. Interceptmetoden : den totala längden av de räta linjerna divideras med den linjära förstoringen och med antalet korn som skärs av linjerna, då får man ett medelvärde

Vad är tvillinggränser?

Atomerna i ett område av kristallen är en spegelbild av atomanordningen i den andra. De två kristallerna passar ihop i tvillinggränsen vilket är gynnsamt ur ett energisynpunkt.

Vad är mekanisk tvillingbildning?

Sker i HCP, böjda tvillinggränser som bildats i samband med deformation. Detta är viktig deformationsmekanisk för icke-kubiska metaller

Vad är glödningstvillingar

Raka tvillingsgränser som uppkommit i samband med sk rekristallisation i mässing (FCC)

Hur studeras korn och korngränser

Korngränser är en kristalldefekt dra är mer mottaglig för etsning, kan ses som mörka linjer i ett metallografisk preparat. Korn eller sammansättningsskillnader medför ett ytmönster