Dislokace

Rozdělují se podle vektoru vzájemného posunutí a jeho polohy vůči rozhraní mezi posunutou a neposunutou částí krystalu

- Hranová dislokace (Burgesův vektor je kolmý k dislokační čáře)

- Šroubová dislokace (BV je s dislokační čárou rovnoběžný)

- Obecná dislokace (má zčásti hranový a zčásti šroubový charakter, v praxi nejčastější)

Dislokace jsou nositeli plastických deformací, vznikajících jejich pohybem. Dislokační hustota plastickou deformací vzrůstá. Dislokace jsou termodynamicky nestabilní poruchy, pro danou teplotu neexistuje jejich rovnovážná koncentrace.

Burgesův vektor je po celé délce dislokační čáry konstantní, dislokace se pohybují krystalovou mřížkou

- pohyb skluzem (skluzem příčným)

- nekonzervativním pohybem, šplháním

Šroubová dislokace se pohybuje skluzem/příčným skluzem, hranová skluzem/šplháním.

10. Plošné a prostorové poruchy

Mezi tyto poruchy řadíme

- Vrstevné chyby (změny pravidelného vrstvení krystalografických rovin, nejhustěji obsazených atomy

- Hranice krystalů (hraniční oblast mezi sousedními zrny v níž se mění krystalografická orientace). Jejich součástí jsou bodové poruchy i dislokace. Ovlivňují vlastnosti polykrystalických materiálů.

Prostorové poruchy jsou tvořeny oblastmi mřížky s nahromaděnými příměsovými atomy tak, že nedošlo k porušení konzistence mřížky. Příkladem Guinierovy-Prestonovy zóny.

11. Difúze v kovech a slitinách, zákony difúze

Difúze je jedním ze tří způsobů přenosu hmoty (další jsou proudění nebo mechanické míchání), jako jediný je ale možný i v pevných látkách. Při difúzi se částice hmoty pohybují vzhledem k sousedním částicím. V praxi v mnohasložkové heterogenní soustavě se pak difúzí mění chemické složení materiálu.

Technický význam difúze je jak pozitivní, tak negativní. Někdy je změna chemického složení žádaná, například v povrchových vrstvách při chemicko-tepelném zpracování. Příkladem negativních vlivů difúze může být například oduhličení oceli při jejím tepelném zpracování.

Zákony difúze

I. Fickův zákon , kde

II. Fickův zákon

12. Difúzní součinitel D

Difúzní součinitel D, nazývaný též jako difuzivita, závisí exponenciálně na teplotě dle vztahu uvedeného u I. Fickova zákona. Součinitel má jednotku m².s^-1, která je shodná s jednotkou součinitele tepelné vodivosti. Na součiniteli D závisí hloubka difúzní vrstvy dle vztahu

V tomto vztahu je díky činiteli D implicitně zakomponován i vliv teploty. Tento vztah se nazývá parabolickým zákonem růstu difúzní vrstvy.

13. Mechanismy difúze

Mechanismus difúze v krystalové mřížce je spojen s tepelnými kmity atomů. Při vysoké teplotě se rozkmitá tak, že atom může opustit svou polohu v mřížce a přeskočit do sousední polohy. Pohyb je však nespojitý, v každé poloze dojde k mnoha kmitům, než nastane přeskok

Mechanismy difúze je možné rozdělit do dvou skupin

S přeskoky jednotlivých atomů

Sem patří

o vakantní mechanismus (atom přeskočí do vedlejší vakance)

o intersticiální mechanismus (skočí mezi atomy, vytvoří intersticiál)

S koordinovanými přeskoky více atomů

Sem patří

o výměnný mechanismus (atom si prohodí se sousedem flek)

o kruhový (atomy tančí dokolečka dokola a vyměňujou si místa v mřížce)

o nepřímý intersticiální (jeden atom vyšoupne souseda, který vytvoří inststc)

Difúzi značně urychlují mřížkové poruchy. Pro vakantní mechanismus je dokonce existence vakancí nutnou podmínkou uskutečnění. Čarové a plošné poruchy urychlují difúzi ještě více, ale jen do určité (T=(0,6-0,75)T_m) teploty, nad níž jsou přeskoky atomů tak rychlé, že se vliv poruch dá těžko prokazovat. Nejrychlejší průběh má difúze na volném povrchu.

14. Napětí a deformace (složky nap., elastická a plast. deformace, závislost nap.-def.)

Napětí vzniká působením vnějších sil. Ve válcovém monokrystalu osově zatíženém silou F vzniká v jeho průřezu S napěti s=F/S. V průřezu o ploše S_a, který svírá s S libovolný ostrý úhel a se síla rozkládá na normálovou F_n a tangenciální (tečnou) F_t, pro které platí

o F_t=F.sina

o F_n=F.cosa

Odpovídající normálové napětí s_a a smykové (tečné) napětí t_a lze vyjádřit jako

Vztahujeme-li sílu k aktuálnímu průřezu, jde o skutečné napětí s, pokud k počátečnímu, jde o smluvní napětí R=F/S₀.

Napětí v materiálu způsobuje jeho deformaci.

Deformace

- elastická (materiál se po uvolnění napětí vrátí do původního stavu)

- plastická (materiál zůstane v deformované podobě)

Závislost mezi napětím a deformací vyjadřuje deformační křivka. Je-li na svislé ose skutečné napětí s, mluvíme o pracovním diagramu. Je-li na svislé ose smluvní napětí R, jde o smluvní diagram.

Elastická deformace je oblast diagramu, kdy je křivka lineární. V této oblasti také platí Hookův zákon pružné deformace. Hranice mezi elastickou a plastickou deformací je mez kluzu.

15. Mechanismy plastické deformace, kritické skluzové napětí

Plastická deformace vzniká při zatížení materiálu nad mez platnosti Hookeova zákona (mez pružnosti). Tuto deformaci lze do určité teploty (přibližně 0,3T_m) považovat za časově nezávislou. Nejčastějším mechanismem plastické deformace je skluz, doplňkovým je dvojčatění.

Skluz

K tomuto jevu dochází v rovinách nejhustěji obsazených atomy. Nazýváme je skluzové.

Deformace skluzem je v podstatě posun jednotlivých vrstev vůči sobě. Vlivem skluzu dochází k protažení krystalu.

Nejmenší napětí potřebné k uskutečnění skluzu se nazývá kritické skluzové napětí. Jeho hodnota je u daného typu mřížky funkcí teploty a čistoty. Má složky t_kr(T), což je teplotně závislá složka a pak t_kr(G), což je složka závislá na modulu pružnosti ve smyku.

Celkový vztah je pak t_kr=t_kr(T)+t_kr(G)

Dvojčatění

Jde o doprovodný proces vzniku plast. deformace. Uskutečňuje se průchodem neúplných dislokací krystalem. Část mřížky se posune tak, že vytvoří zrcadlový obraz neposunuté části mřížky. Má vyšší krit. napětí než skluz, proto dochází více ke skluzu. Uplatní se při nedostatku skluzových systémů. Má vysokou rychlost deformace a nízkou teplotu deformace.

16. Plastická deformace monokrystalu a polykrystalu