cacat kristal mia
TRANSCRIPT
CACAT KRISTAL
Tidak ada Kristal yang sempurna dengan jens atom yang sama dan posisi atomnya benar.
Semua Kristal pasti memiliki cacat pada beberapa bagiannya. Biasanya cacat ini berhubungan
dengan sifat mekanik dari logam tersebut. Ada 4 kelas dasar cacat Kristal :
1. Cacat titik, merupakan tempat dimana atom yang hilang atau tidak teratur ditempatkan
dalam struktur kisinya.
2. Cacat linear, merupakan kelompok dari atom yang posisinya tidak teratur. Cacat linear
ini biasanya disebut dengan dislokasi.
3. Cacat planar, merupakan antarmuka antara daerah homogeny materi. Cacat planar
termasuk dalam salah susunan.
4. Cacat masal,
Setiap cacat dalam struktur kisi biasanya mengganggu gerakan dislokasi, yang membuat slip
atau deformasi plastic lebih sulit. Cacat ini tidak hanya mencangkup titik dan cacat planar,
serta dislokasi. Gerakan dislokasi menghasilkan dislokasi tambahan.
Point defects (cacat titik)
Cacat titik adalah cacat yang terjadi hanya pada atau di sekitar titik kisi tunggal. Cacat titik
dikarenakan atom yang hilang atau di tempat yang tidak teratur dalam kisi struktur. Cacat titik
terdiri dari:
Kekosongan
Cacat kekosongan terjadi di mana atom yang seharusnya ada dalam kristal yang
sempurna, tetapi hilang. Hal ini adalah kejadian umum, terutama pada temperatur tinggi
ketika atom sering dan secara acak mengubah posisi mereka meninggalkan situs kisi
kosong. Dalam kebanyakan kasus difusi atau transportasi massa oleh gerak atom juga
dapat disebabkan oleh kekosongan.
Pada kristal, atom membutuhkan energi untuk bergerak ke posisi kekosongan
(misalnya energi termal) untuk lepas dari tetangga-tetangganya. Energi tersebut disebut energi
aktivasi kekosongan.
a. Schottky defect
Cacat interstitial (impurity) dan Subtitutional
Cacat interstitial (impurity) adalah atom ekstra yang telah menempati dalam struktur
kristal yang biasanya tidak terdapat atom. Apabila atom interstitial adalah atom yang
sejenis dengan atom-atom padakisimakadisebutself interstitial. Terciptanya self-interstitial
menyebabkan distorsi besar disekeliling kisi dan membutuhkan energi lebih dibandingkan
dengan energi yang dibutuhkan untuk membuat kekosongan. Apabila atom-atom interstitial
adalah atom asing, biasanya lebih kecil ukurannya (karbon, nitrogen, hydrogen, oksigen)
disebut interstitial impurities. Subtitutional yaitu Penggantian atom pada matriks kristal.
Apabila atom asing mengganti atau mensubtitusi matriks atom, maka disebut subtitusional
impurity.
Cacat Frenkel dan Cacat Schottky
Sepasang terdekat dari kekosongan dan interstisial yang sering disebut cacat Frenkel
atau pasangan Frenkel. Hal ini disebabkan ketika atom bergerak ke situs interstisial dan
menciptakan kekosongan. Cacat Frenkel adalah kekosongan pasangan ion dan kation
interstitial, atau kekosongan pasangan ion dan anion interstitial. Namun ukuran anion jauh
lebih besar daripada kation maka sangat sulit untuk membentuk anion interstitial. Cacat
Schottky adalah kekosongan pasangan kation dan anion. Keduanya cacat Frenkel dan
Schottky, pasangan cacat titik tetap berdekatan satu sama lain karena tarikan coulomb yang
kuat antara muatan yang berlawanan. Jika atom tetangga bergerak untuk menempati situs
kosong, kekosongan bergerak dalam arah yang berlawanan ke situs yang digunakan untuk
ditempati oleh atom bergerak. Stabilitas struktur kristal sekitarnya menjamin bahwa atom
tetangga tidak akan kolaps sekitar kekosongan tersebut. Dalam beberapa bahan, atom
tetangga justru menjauh dari kekosongan, karena mereka mengalami tarik dari atom di
sekitarnya. Sebuah kekosongan (atau sepasang lowongan dalam padatan ionik) kadang-
kadang disebut cacat Schottky .
b. Interstitial (impurity) defect
Gambar 1 menunjukkan cacat Frenkel (kekosongandan pasangan interstitial) dan 2
cacat Schottky (kekosongan pasangan kation dan anion) dalam kristal ionik.
Cacat Linear (Fislokasi)
Dislokasi merupakan jenis lain dari cacat dala, Kristal. Dislokasi merupakan daerah
dimana atom keluar dari posisi dalam struktur Kristal. Dislokasi dihasilkan dan bergerak
ketika tekanan diterapkan. Gerakan dislokasi memungkinkan slip deformasi plastic terjadi.
Ada dua tipe dasar dislokasi, dislokasi tepi dan dislokasi ulir. Sebenarnya, dislokasi tepi dan
ulir adalah bentuk ekstrim dari strukutr dislokasi yang kemungkinan terjadi.
b. Frenkel defect
Seperti terlihat pada serangkaian gambar di atas, dislokasi bergerak sama dengan sedikit
gerakan pada suatu watu tertentu. Dislokasi pada bagian atas Kristal bergerak satu bidang
pada suatu waktu tertentu ketika bergerak ke kanan dari posisi dalam gambar (a) ke posisi
pada gambar (b) dan akhirnya pada gambar (c). Dalam proses bergesernya satu bidang pada
suatu waktu tertentu, dislokasi merambat melalui Kristal. Pergerakan dislokasi pada bidang
akhirnya menyebabkan bagian atas bergerak sehubungan dengan bagian bawah yang
bergerak. Tetapi, hanya sebagian kecil dari abligasi yang rusak pada waktu tertentu. Gerakan
secara ini membutuhkan tenaga jauh lebih kecil daripada merusak abligasi di bidang bagian
tengah secara bersamaan.
Tipe dasar kedua dislokasi adalah dislokasi ulir. Dislokasi ulir sedikit lebih sulit untuk
memvisualisasikannya. Gerak dislokasi ulir merupakan hasil dari tegangan geser, tetapi
gerakan garis cacat tegak lurus terhadap arah tegangan dan perpindahan atom, bukan parallel.
Untuk memvisualisasikan dislokasi ulir, bayangkan balok logam dengan tegangan geser
diterapkan di salah satu ujung sehingga logam mulai rip. Hal ini ditunjukkan pada gambar (1),
sedangkan gambar (2) menunjukkan bidang atom tepat diatas rip. Atom-atom diwakili oleh
lingkaran biru yang tidak beranjak dari posisi semula. Atom-atom diwakili oleh lingkaran
merah telah pindah ke posisi baru mereka dalam kisi dan telah dibangun kembali obligasi
logamnya. Atom-atom diwakili lingkaran hijau masih dalam proses bergerak.
Gambar (1)
Gambar (2)
Cacat Planar
Batas butir terjadi di mana arah kristalografi kisi tiba-tiba berubah. Hal ini biasanya
terjadi ketika dua kristal mulai tumbuh secara terpisah dan kemudian bertemu. Batas
Antiphase terjadi pada kristal dalam hal ini, arah kristalografi tetap sama, tetapi masing-
masing sisi perbatasan memiliki fase berlawanan. Sebagai contoh, jika pemesanan biasanya
ABABABAB, sebuah batas antiphase mengambil bentuk ABABBABA.
Struktur susun terjadi pada sejumlah struktur kristal. Struktur FCC berbeda dari
struktur HCP hanya urutan susunan. Kedua struktur dekat bidang atom dikemas dengan
simetri yang enam kali lipat atom membentuk segitiga sama sisi. Ketika susuna salah satu
lapisan di atas yang lain, atom tidak langsung di atas satu sama lain-dua pertama lapisan yang
identik untuk HCP dan FCC, dan diberi label AB. Jika lapisan ketiga ditempatkan sehingga
atom yang secara langsung di atas dari lapisan pertama, susunan ABA-ini adalah struktur
HCP, dan terus ABABABAB. Namun, ada lokasi lain yang mungkin untuk lapisan ketiga,
sehingga atom yang tidak berada di atas lapisan pertama. Sebaliknya, itu adalah atom di
lapisan keempat yang langsung di atas lapisan pertama. Ini menghasilkan ABCABCABC
penumpukan, dan sebenarnya pengaturan kubik atom. Sebuah kesalahan susunan adalah satu
atau dua lapisan gangguan dalam urutan penumpukan, misalnya, jika ABCABABCAB urutan
ditemukan dalam struktur FCC.
Penumpukan struktur FCC
Gambar 3: a. Sebagian dari struktur FCC unfaulted, dengan urutan susun ...ABCABCABC....
BA kesalahan susunan, di mana "A" lapisan dimasukkan bukannya "C", dan sesuai
kemungkin vektor berubah.
Cacat Masal
Cacat masal terjadi pada skala yang lebih besar dari cacat Kristal yang lain. Namun,
karena sifatnya yang mempengaruhi pergerakan dislokasi, maka beberapa cacat masal lebih
umum akan dibahas. Void adalah daerah dimana terdapat sejumlah besar atm hilang dari kisi-
kisi. Gambar dibawah ini adalah kekosongan dalam sepotong logam. Gambar tesebut
diperoleh dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM). Void dapat terjadi
karena sejumlah alas an. Ketika void terjadi karena gelembung udara terperangkap saat
material membeku, yang biasa disebut porositas. Ketika kekosongan terjadi karena
penyusutan bahan seperti membeku, maka disebut kavitasi.
Tipe lain dari cacat masal terjadi ketika atom pengotor klaster bersama-sama membentuk
daerah kecil dari fase yang brbeda. Fase ini adalah istilah yang merujuk pada wilayah ruang
yang ditepati oleh bahan fisik homogeny. Daerah ini sering disebut presipitat.