İçeriğe atla

Dislokasyon

Sol tarafta kusursuz kristal yapılar görülmektedir. Sağ üstte kenar, sağ altta ise bu yapıların vida dislokasyonu geçirmiş hali yer almaktadır.

Dislokasyon ve diğer adıyla çizgisel kusur; malzeme biliminde, kristal yapıların atomsal dizilişlerinde bir çizgi boyunca görülen kusurlardır. Denge konumundan ayrılan atomlar sonucunda çizgi çevresinde artık gerilimler meydana gelir ve şekil değiştirme enerjisi depo edilir. Dislokasyonlar genellikle malzemelerin katılaşma sürecinde oluşmakla birlikte, plastik şekil değiştirme sırasında sayıları artar. Öte yandan boş köşelerin yığılması ve katı eriyiklerde görülen atomsal uyumsuzluk da bu kusurların oluşmasına sebep olabilir. Kenar dislokasyonu ve vida dislokasyonu olmak üzere iki ana dislokasyon türü vardır. Gerçekte ise bu iki dislokasyonun özellikleri bir arada görülür. Bu tür dislokasyonlara ise karışık dislokasyonlar adı verilmektedir.

Kusurların varlığı 1907 yılında İtalyan fizikçi ve matematikçi Vito Volterra tarafından ortaya atılsa da,[1] atomik boyuttaki kusurları tanımlayan dislokasyon terimi ilk kez G. I. Taylor tarafından 1934'te kullanıldı.[2]

Dislokasyon türleri

Kenar dislokasyonu

Kenar dislokasyonunu gösteren şematik bir diyagram. Burgers vektörü siyah, dislokasyon çizgisi ise mavi renkte gösterilmiştir.

Bir kristal yapıya, yarım bir atom düzleminin girmesi sonucu uygulanan basınçla birlikte, düzlemin ucundaki atomlar basıncın etkisiyle sıkışırken, düzlemin yan kısımlarındaki atomlar ise açılmaya zorlanırlar.[3] Bu durumda minimum enerjili denge konumlarından ayrılan atomların potansiyel enerjileri artar.[3] Bu düzensizliğin merkezi olan doğru, kenar dislokasyonu olarak adlandırılır.[4] Dislokasyon çizgisi boyunca görülen bu yüksek enerji bölgesi, malzemenin mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkilemektedir.[3]

Kenar dislokasyonunun oluşturduğu kusurun büyüklüğü ve yönü Burgers çevrimi kullanılarak hesaplanır.[3] Kusursuz bölgede bir çevrim sırasında paralel yönlerde, eşit aralıklarla ilerlenince çevrim kapanır. Eğer çember kusur içeriyorsa bu çevrimin uçları kapanmaz ve atomların arasındaki uzaklık kadar fazlalık kalır. Bu uzaklığa Burgers vektörü adı verilir.[3]

Vida dislokasyonu

Vida dislokasyonunu gösteren şematik bir diyagram.

Kristal yapıdaki bir düzlem boyunca kısmen kayma şeklinde ötelenme sonucu gerçekleşen dislokasyonlara vida dislokasyonu denir.[3] Bu öteleme atomlar arasındaki mesafe, yani Burgens vektörü kadardır.[3] Vida dislokasyonu boyunca alt ve üst kısımlardaki atomlar denge konumlarından farklı bir konumda olduklarından birbirlerini tam olarak karşılayamazlar. Bu sebeple dislokasyon çizgisi boyunca artık kayna gerilmeleri bölgesi oluşur ve dolayısıyla potansiyel enerji artış gösterir.[3]

Vide dislokasyonunun oluşturduğu kusurun büyüklüğü ve yönü Burgers çevrimi kullanılarak hesaplanır.[3] Bu bağlamda kristalin eğildiği her doğrultuda, iki atom arasındaki mesafe kadar hareket edilerek eksen etrafında 360° dönme tamamlanır. Oluşan çemberde açık kalan kısım Burgers vektörüdür ve vida dislokasyonuna paraleldir.[3] Benzer şekilde cisimler uygulanmaya devam edilirse vida dislokasyonu çizgisi boyunca bir spiral çizilir. Oluşan bu spiral şekli sebebiyle bu tür dislokasyonlara vida ismi verilmiştir.[3]

Karışık dislokasyon

Gerçekte, kenar ve vida dislokasyonlarının bir arada bulunduğu karışık dislokasyonlar mevcuttur.[3] Bu tür dislokasyonlarda dislokasyon çizgisi Burgers vektörüne paralel olup, vida dislokasyonu özelliği gösterir. İçeriye doğru ilerleyen bu çizgi yay biçiminde eğrilerek yan yüzeye çıkarken Burgers vektörüne dik konuma gelir ki bu noktada da kenar dislokasyonu özelliği gösterir.[3]

Galeri

Kaynakça

  1. ^ Volterra, Vito (1907). "Sur l'équilibre des corps élastiques multiplement connexes" (PDF). Annales scientifiques de l'École Normale Supérieure (Fransızca), 24. ss. 401-517. 18 Ağustos 2014 tarihinde kaynağından (PDF) arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Aralık 2014. 
  2. ^ G. I. Taylor (1934). "The Mechanism of Plastic Deformation of Crystals. Part I. Theoretical". Proceedings of the Royal Society of London. Series A (İngilizce). 145. cilt (855. sayı). ss. ss. 362-387. doi:10.1098/rspa.1934.0106. JSTOR 2935509. 
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m Onaran, Kâşif (2006). Malzeme Bilimi. Bilim Teknik Yayınevi. s. 47. ISBN 975-540-017-6. 
  4. ^ Ay, İrfan. "Malzeme kusurları". 19 Aralık 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Ocak 2010. 

Konuyla ilgili yayınlar

  • Reed-Hill, R. E. (1994) Physical Metallurgy Principles ISBN 0-534-92173-6
  • Dieter, G. E. (1986) Mechanical Metallurgy ISBN 0-07-100406-8
  • Honeycombe, R.W.K. (1984) The Plastic Deformation of Metals ISBN 0-7131-2181-5
  • Hull, D. & Bacon, D. J. (1984) Introduction to Dislocations ISBN 0-08-028720-4
  • Read, W. T. Jr. (1953) Dislocations in Crystals ISBN 1-114-49066-0
  • Kleinert, Hagen, Gauge Fields in Condensed Matter, Vol. II, "STRESSES AND DEFECTS; Differential Geometry, Crystal Melting", World Scientific (Singapur, 1989); Paperback ISBN 9971-5-0210-0 (Buradaki bağlantıdan27 Mayıs 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. erişilebilir)
  • "Atomistically-informed Dislocation Dynamics in fcc Crystals", E. Martinez, J. Marian, A. Arsenlis, M. Victoria, J. M. Perlado, Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 56. sayı, Mart 2008, sf. 869-895
  • Markenscoff, Xanthippi (2006). Collected Works of J.D. Eshelby, the Mechanics of Defects and Inhomogeneities. Springer. ISBN 1-4020-4416-X. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Atom</span> tüm maddelerin kimyasal ve fiziksel özelliklerini taşıyan en küçük yapıtaşı

Atom veya ögecik, bilinen evrendeki tüm maddenin kimyasal ve fiziksel niteliklerini taşıyan en küçük yapı taşıdır. Atom Yunancada "bölünemez" anlamına gelen "atomos"tan türemiştir. Atomus sözcüğünü ortaya atan ilk kişi MÖ 440'lı yıllarda yaşamış Demokritos'tur. Gözle görülmesi imkânsız, çok küçük bir parçacıktır ve sadece taramalı tünelleme mikroskobu vb. ile incelenebilir. Bir atomda, çekirdeği saran negatif yüklü bir elektron bulutu vardır. Çekirdek ise pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlardan oluşur. Atomdaki proton sayısı elektron sayısına eşit olduğunda atom elektriksel olarak yüksüzdür. Elektron ve proton sayıları eşit değilse bu parçacık iyon olarak adlandırılır. İyonlar oldukça kararsız yapılardır ve yüksek enerjilerinden kurtulmak için ortamdaki başka iyon ve atomlarla etkileşime girerler.

<span class="mw-page-title-main">Karbon</span> sembolü C ve atom numarası 6 olan kimyasal element; bilinen tüm yaşamın ortak unsuru

Karbon, doğada yaygın bulunan ametal kimyasal elementtir. Evrende bolluk bakımından altıncı sırada yer alan karbon, kızgın yıldızlarda hidrojenin termonükleer yanmasında temel rol oynar. Dünyada hem doğal halde, hem de başka elementlerle bileşik halinde bulunan karbon, ağırlık olarak Dünya'nın yerkabuğunun yaklaşık %0,2'sini oluşturur. En arı (katışıksız) biçimleri elmas ve grafittir; daha düşük arılık derecelerinde maden kömürünün, kok kömürünün ve odun kömürünün bileşeni olarak bulunur. Atmosferin yaklaşık % 0,05'ini oluşturan ve bütün doğal sularda erimiş olarak bulunan karbon dioksit, kireç taşı ve mermer gibi karbonat mineralleri, kömürün, petrolün ve doğalgazın başlıca yapıtaşları olan hidrokarbonlar, en bol bulunan bileşikleridir.

<span class="mw-page-title-main">Maddenin hâlleri</span> maddenin farklı aşamalarında yer alan farklı hâlleri

Bir fizik terimi olarak maddenin hâli, maddenin aldığı farklı fazlardır. Günlük hayatta maddenin dört farklı hâl aldığı görülür. Bunlar; katı, sıvı, gaz ve plazmadır. Maddenin başka hâlleri de bilinir. Örneğin; Bose-Einstein yoğunlaşması ve nötron-dejeneje maddesi. Fakat bu hâller olağanüstü durumlarda gerçekleşir, çok soğuk ya da çok yoğun maddelerde. Maddenin diğer hâllerininde, örneğin quark-gluon plazmalar, mümkün olduğuna inanılır fakat şu an sadece teorik olarak bilinir. Tarihsel olarak, maddenin özelliklerindeki niteleyici farklılıklara dayanarak ayrım yapılır. Katı hâldeki madde bileşen parçaları ile bir arada tutulur ve böylece sabit hacim ve şeklini korur. Sıvı hâldeki madde hacmini korur fakat bulunduğu kabın şeklini alır. Bu parçalar bir arada tutulur ama hareketleri serbesttir. Gaz hâlindeki madde ise hem hacim olarak hem de şekil olarak bulunduğu kaba ayak uydurur.Bu parçalar ne beraber ne de sabit bir yerde tutulur. Maddenin plazma hâli ise, nötr atomlarda dahil, hacim ve şekil olarak tutarsızdır. Serbestçe ilerleyen önemli sayıda iyon ve elektron içerirler. Plazma, evrende maddenin en yaygın şekilde görülen hâlidir.

<span class="mw-page-title-main">Kristal</span>

Kristal, billur ya da kesme cam, kimyadaki katı haldeki bir elementin veya bileşiğin, molekül, atom veya iyon yığınlarının (paketinin) kesin geometrik bir yapı göstermesidir.

<span class="mw-page-title-main">Amonyak</span> Gaz bileşiği

Amonyak, formülü NH3 olan; azot atomu ve hidrojen atomundan oluşan renksiz, keskin ve rahatsız edici kokulu bir bileşiktir. OH- iyonu içermediği hâlde suda zayıf baz özelliği gösterir. Bir amonyak molekülü, bir azot ve üç hidrojen atomundan oluşur. Oda sıcaklığında gaz hâlde bulunan bileşiğin ticari formu sulu çözeltiyi içermektedir.

EXAFS, İngilizceden Extended X-ray Absorption Fine Structure, X ışını enerjisinin değişikliğine bağlı olarak soğurulmasında oluşan dalgalanmaları inceleyerek, soğurmayı yapan atomun etrafındaki bağ yapısını incelemeye yarayan deneysel bir yöntemdir.

<span class="mw-page-title-main">Kristal yapı</span>

Kristal yapı, malzeme biliminde makroskopik olarak kristalli minerallerin yüzeyleri arasında, mikroskobik olarak ise çoğu katının atomları arasında görülen tekrarlı düzeni ifade eder. Mineraloji ve kristalografide kristaller, yüzey düzlemlerinin birbirlerine göre yerleşimi esas alınarak sınıflandırılırlar. Benzer bir örüntü, kristal yapılı katıların atomları ya da iyonları arasında da görülmekte ve yoğun madde fiziğinde yerleşik bir model olarak kullanılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Bragg kırınımı</span>

X ışınları kırınımında kristallerin kullanımı İngiliz fizikçileri William Lawrence Bragg ve babası W.H.Bragg tarafından geliştirildi; bu nedenle Bragg kırınımı adı verilir. Bu teknik tarihsel olarak X ışınlarının tanılanmasında önemli olduğu kadar, günümüzde de kristal yapıların incelenmesinde önemli bir yer tutmaktadır. Bragg kırınımını anlamak için bir kristali, düzenli aralıklarla sıralanmış özdeş ve birbirine paralel düzlemler olarak düşünebiliriz. Atomların içinde periyodik olarak sıralandığını düşünerek düzlemlerin çok farklı şekillerde algılandığı ortaya çıkabilir. Bu farklı düzlemlere belirli bir β açısıyla yaklaşan bir elektromanyetik dalga göz önüne alınır. Dalga kristale çarptığında her atomda ışımanın bir bölümü saçılacak, saçılan dalgaların aynı fazda olduğu doğrultularda kırınım maksimumları gözlenecektir. İlk düzlemden yansıyan dalgaları göz önüne alalım, saçılan dalgaların aynı fazda olduğu doğrultu bildiğimiz yansıma kuralıyla verilir:

<span class="mw-page-title-main">Burgers vektörü</span>

Burgers vektörü, genellikle b sembolüyle gösterilen ve kristal yapılı malzemelerdeki dislokasyonun hangi yönde gerçekleştiğini belirlemeye yarayan vektör. Adını Hollandalı fizikçi Jan Burgers'ten almaktadır.

<span class="mw-page-title-main">X ışını kristalografisi</span> bir kristalin atomik veya moleküler yapısını belirlemek için kullanılan, sıralanmış atomların gelen X-ışınları demetinin belirli yönlere kırılmasına neden olduğu teknik

X ışını kristalografisi bir kristalin atomik ve moleküler yapısını incelemek için kullanılan ve kristalleşmiş atomların bir X-ışını demetindeki ışınların kristale özel çeşitli yönlerde kırınımı olayına dayanan, bir yöntemdir. Kırınıma uğrayan bu demetlerin açılarını ve genliklerini ölçerek bir kristalografi uzmanı kristaldeki elektronların yoğunluğunun üç boyutlu bir görüntüsünü elde edebilir. Bu elektron yoğunluğundan kristaldeki atomların kimyasal bağları, kristal yapıdaki düzensizlikler ve bazı başka bilgilerle birlikte ortalama konumları tespit edilebilir.

<span class="mw-page-title-main">Kristal yapı kusurları</span>

Kristal yapıların atom veya molekül dizilimlerinde görülen çeşitli kusurlar vardır. Bu kusurlar noktasal, çizgisel, düzlemsel ve hacimsel olmak üzere dört ana başlığa ayrılmaktadır. Bu kusurların biçimi, boyutu, miktarı ve yeri maddenin özelliklerini direkt olarak etkilemektedir.

Matematik ve fizikte bir topolojik çözüm veya topolojik kusur, kısmi diferansiyel eşitliklerinin bir sisteminin veya kuantum alan teorisinin boşluk çözümünden homotopik olarak farklı olan bir çözümüdür; var olduğu ispatlanabilir çünkü sınır şartları homotopik olarak farklı çözümlerin varlığını gerektirir. Tipik olarak bu diferansiyel eşitliklerde muhafaza edilen önemsiz olmayan homotopi gruplarının belirtildiği sınır şartları altında oluşur; diferansiyel eşitliklere çözümler topolojik fark olur ve homotopi sınıflarına göre sınıflandırılırlar. Topolojik kusurlar yalnızca küçük karışıklıklar karşısına kararlı değildir, ancak kesin olarak çürütemez veya geri alamaz çünkü onları tekdüze ya da “önemsiz” bir çözüme yönelik olarak haritalandıracak sürekli dönüşüm yoktur.

<span class="mw-page-title-main">Yığın hataları</span>

Yığın hataları belirli kristal yapılarda gözlenen bir 2-boyutlu Kafes hatalarıdır. Örneğin yüz merkezli kübik kristal yapıda (YMK), kristal düzlemleri ABCABC... sırası ile yığılmış olarak gözlemlenir. Eğer bu düzenlilik bozulursa, orada bir yığın hatası oluşmuştur. Genellikle burada bir lokal hegzagonal kafes yapısı ile yığılma ABAB... oluşur.

<span class="mw-page-title-main">Radyasyon hasarı</span>

Radyasyon hasarı, iyonlaştırıcı radyasyonun fiziksel nesneler üzerindeki etkisidir. Radyobiyoloji, iyonlaştırıcı radyasyonun ve radyasyonun insan sağlığına etkileri de dahil olmak üzere canlılar üzerindeki etkisini araştıran bilim dalıdır.

Sertleştirme, metallerin sertliğini artırmak için kullanılan bir metal işlemi türüdür. Bir metalin sertliği, metalin maruz kaldığı gerinim konumundaki tek eksenli akma stresiyle doğru orantılıdır. Sert bir metalin plastik deformasyona karşı direnci daha az sert bir metale göre daha yüksek olacaktır.

<span class="mw-page-title-main">Martenzit</span>

Martenzit, çelik kristal yapının çok sert bir şeklidir. Adını Alman metalurji uzmanı Adolf Martens' ten almıştır. Benzetme yoluyla bu terim, difüzyonsuz dönüşümle oluşturulan herhangi bir kristal yapıya da atıfta bulunabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Paslanmaz Çelikler</span>

Paslanmaz çelik, öncelikle korozyon ve ısıya dayanıklı özellikleri için seçilen çok yönlü bir mühendislik malzemeleri ailesini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Tüm paslanmaz çelikler temel olarak demir ve minimum %10,5 krom içermektedir. Bu seviyede krom, ortamdaki oksijen ve nem ile reaksiyona girerek malzemenin tüm yüzeyini kaplayan koruyucu, yapışkan ve uyumlu bir oksit filmi oluşturmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Süneklik</span> mühendislik

Süneklik, genellikle bir malzemenin çekme yatkınlığı olarak tanımlanan mekanik bir özelliktir. Malzeme biliminde süneklik, bir malzemenin kopmadan önce çekme gerilimi altında plastik deformasyonu sürdürebilme derecesi ile tanımlanmaktadır. Süneklik, bir malzemenin belirli üretim işlemlerine uygunluğunu ve mekanik aşırı yükü emme kapasitesini tanımlayan mühendislik ve imalatta önemli bir husustur. Genellikle sünek olarak tanımlanan malzemeler arasında altın ve bakır bulunmaktadır. Benzer bir mekanik özellik olan dövülebilirlik, bir malzemenin basınç stresi altında bozulmadan plastik olarak deforme olma yeteneği ile karakterize edilmektedir. Tarihsel olarak, çekiçleme veya haddeleme yoluyla şekillendirmeye uygun olan malzemeler dövülebilir olarak kabul edilmiştir. Kurşun, nispeten dövülebilir ancak sünek olmayan bir malzeme örneğidir.

Polimerlerin kristalizasyonu, moleküler zincirlerinin kısmi hizalanmasıyla ilişkili bir işlemdir. Bu zincirler birlikte katlanır ve sferülit adı verilen daha büyük küresel yapılar oluşturan lamel adı verilen düzenli bölgeler oluşturmaktadır. Polimerler, erime, mekanik gerdirme veya çözücü buharlaşmasından soğutma üzerine kristalleşebilmektedir. Kristalleşme, polimerin optik, mekanik, termal ve kimyasal özelliklerini etkilemektedir. Kristallik derecesi farklı analitik yöntemlerle tahmin edilmektedir ve genellikle "yarı kristal" olarak adlandırılan kristalize polimerlerle tipik olarak %10 ile %80 arasında değişmektedir. Yarı kristalli polimerlerin özellikleri, sadece kristallik derecesi ile değil, aynı zamanda moleküler zincirlerin boyutu ve yönü ile de belirlenmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Deformasyon mekanizması</span>

Deformasyon mekanizması, geoteknik mühendisliğinde, bir malzemenin iç yapısındaki, şeklindeki ve hacmindeki değişikliklerden sorumlu olan mikroskobik ölçekte meydana gelen bir süreçtir. Süreç düzlemsel süreksizliği ve/veya atomların kristal kafes yapısı içindeki orijinal konumlarından yer değiştirmesini içermektedir. Bu küçük değişiklikler, kayalar, metaller ve plastikler gibi malzemelerin çeşitli mikro yapılarında korunmaktadır ve optik veya dijital mikroskop kullanılarak derinlemesine incelenebilmektedir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.