Dislokasyon

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.

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

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. 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.

Ek okuma
  • 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
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.