cacat kristal mia

9
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

Upload: pricil99

Post on 01-Dec-2015

27 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Cacat Kristal Mia

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

Page 2: Cacat Kristal Mia

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

Page 3: Cacat Kristal Mia

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

Page 4: Cacat Kristal Mia

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.

Page 5: Cacat Kristal Mia

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

Page 6: Cacat Kristal Mia

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.

Page 7: Cacat Kristal Mia

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.