Szemcsehatár

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 26-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 1 szerkesztés szükséges .

A szemcsehatár a határfelület két szemcse (kristályok) között egy polikristályos anyagban. A szemcsehatár a kristályszerkezet hibája, és hajlamos az elektromos vezetőképesség és a hődiffúzivitás csökkenésére . A nagy határenergia és a viszonylag gyenge kötés a legtöbb szemcsehatáron gyakran a korrózió és a második fázis kicsapódásának preferált helyévé teszik.

Magas és alacsony szögű szegélyek

Hagyományosan a szemcsehatárokat két szemcse közötti térbeli téves orientáció szerint osztják fel. Az alacsony szögű határok olyan határok, amelyeknél a téves tájolás szöge kisebb, mint 15°. Néha alacsonyabb, legfeljebb 11°-os küszöbértéket használnak. Általában a diszlokációelmélet keretében írják le őket . Tulajdonságaik és szerkezetük pedig a téves tájékozódás függvénye. Másrészt a 15°-nál nagyobb téves tájolású nagyszögű határvonalak tulajdonságai általában függetlenek a téves orientációtól. Vannak azonban „ speciális határok ” – bizonyos tájolásoknál a határfelületek energiája észrevehetően alacsonyabb, mint a többnyire nagy szögű határoké.

Ferde szegélyek

A legegyszerűbb határvonalak azok, ahol a forgástengely párhuzamos a határ síkjával. A határ kialakítható egyetlen szomszédos szemcsékként vagy kristályként, amelyet külső erő fokozatosan meghajlít. A rács rugalmas hajlításával járó energia csökkenthető diszlokációk bevezetésével, amelyek lényegében ékelt atomi félsíkok, amelyek tartós téves orientációt hoznak létre a két rész között.

Torziós határok

A szegélyek leírása

A határok úgy írhatók le, hogy a határvonalat két szemcse felé irányítjuk, és a szükséges 3D-s elforgatással a szemcséket pontos rácsegyezésbe hozzuk. Tehát a határoknak 5 szabadságfoka van . Ez azonban gyakori, ha a határt csak a szomszédos szemcsék közötti orientációs kapcsolatként írják le. Általában a határsík nehezen meghatározható orientációjának figyelmen kívül hagyásának előnye meghaladja az információ csökkenését. Két szemcse relatív orientációját egy forgási mátrix segítségével írjuk le :

R={\begin{bmatrix}a_{11}&a_{12}&a_{13}\\a_{21}&a_{22}&a_{23}\\a_{31}&a_{32}&a_{33 }\end{bmátrix}}

Ezzel az elforgatási rendszerrel a θ elfordulási szöget a következőképpen határozzuk meg:

{\displaystyle 2\cos \;\theta \;+1=a_{11}+a_{22}+a_{33))

ha az irány [uvw] forgástengely:

[(a_{32}-a_{23}),(a_{13}-a_{31}),(a_{21}-a_{12})]

A krisztallográfiai természet korlátokat szab a határok téves tájolásának. Egy teljesen önkényes , textúra nélküli polikristálynak jellegzetes eloszlása van a téves orientáció határairól. Az ilyen esetek azonban ritkák, és a legtöbb anyag többé-kevésbé el fog térni ettől az idealizált ábrázolástól.

Szemcsehatárok energiája

Az alacsony szögű határok energiája a szomszédos szemcsék közötti téves tájolási szögtől függ, egészen a nagy szögű állapotba való átmenetig. Egyszerű kisszögű határ esetén a b Burgers vektorral és a közöttük lévő h távolsággal rendelkező diszlokációkból álló határ energiáját a Reed–Shockley egyenlet határozza meg:

\gamma _{s}=\gamma _{0}\theta (A-\ln \theta )

ahol θ = b/h, γ 0 a határ típusától függő geometriai tényező: γ 0 = Gb[4π(1-ν)] billenő határnál, γ 0 = Gb/2π csavarhatárnál A a magdiszlokációk r 0 sugara határozza meg : A = 1 + ln(b/2 πr 0 ), - G - nyírási modulus , ν - Poisson -hányados . Ez azt mutatja, hogy a határenergia növekedésével a diszlokációnkénti energia csökken. Van egy mozgatórugója annak, hogy kevesebb téves határvonalat hozzunk létre (azaz a szemek növekedését). Ismeretes, hogy a Reed-Shockley képlet jól egyezik az alacsony szögű diszlokációs határok tapasztalataival, de nem alkalmazható nagy θ szögekre, mivel nem veszi figyelembe az erős kölcsönhatást , sőt a magok átfedését sem. rácsos diszlokációk, amikor d ~ (4÷5)b (θ ~ 15°) távolságra közelednek [1] .

Jegyzetek

↑ Orlov, 1980 , p. 63.

Irodalom

Orlov A.N., Perevezentsev V.N., Rybin V.V. Szemcsehatárok fémekben. - M . : Kohászat, 1980. - 155 p.
Cheredov V.N. Szintetikus fluorit kristályok hibái. Szentpétervár: Tudomány. - 1993. - 112 p.