Sebuah dislokasi adalah cacat linear atau satu dimensi sekitar yang beberapa atomtidak sejajar. Salah satu jenis dislokasi diwakili dalam Gambar 4.3: bagian tambahandari bidang atom, atau setengah-pesawat, tepi yang berakhir dalam kristal.Ini disebut dislokasi tepi; itu adalah cacat linear yang berpusat pada garis yangdidefinisikan sepanjang akhir babak-pesawat tambahan atom. Ini kadang-kadang disebutgaris dislokasi, yang, untuk dislokasi tepi pada Gambar 4.3, tegak lurus terhadappesawat dari page.Within daerah sekitar garis dislokasi ada beberapadistorsi kisi lokal. Atom di atas garis dislokasi pada Gambar 4.3 adalahdiperas bersama-sama, dan di bawah ditarik terpisah; hal ini tercermin dalam sedikitkelengkungan untuk pesawat vertikal atom saat mereka menekuk sekitar ini setengah-pesawat tambahan.Besarnya distorsi ini menurun dengan jarak jauh dari dislokasiline; pada posisi jauh, kisi kristal hampir sempurna. Kadang-kadangtepi dislokasi pada Gambar 4.3 diwakili oleh simbol yang juga menunjukkanposisi garis dislokasi. Dislokasi tepi juga dapat dibentuk olehekstra setengah bidang atom yang termasuk dalam bagian bawah kristal; nyaPenunjukan adalah?.Tipe lain dari dislokasi, disebut dislokasi ulir, dapat dianggap sebagaiyang dibentuk oleh tegangan geser yang diterapkan untuk menghasilkan distorsi yang ditampilkan dalamGambar 4.4a: daerah depan atas kristal digeser satu jarak atom untukrelatif kanan ke bagian bawah. Distorsi atom terkait dengandislokasi ulir juga linear dan sepanjang garis dislokasi, garis AB pada Gambar 4.4b.Sekrup dislokasi namanya berasal dari spiral atau jalur spiral atau jalan yangditelusuri di sekitar garis dislokasi oleh pesawat atom atom. Kadang-kadangsimbol yang digunakan untuk menunjuk dislokasi ulir.Gambar 4.3 Posisi atom di sekitartepi dislokasi; ekstra setengah bidang atomditunjukkan dalam perspektif. (Diadaptasi dari A. G.Guy, Essentials of Material Science,McGraw-Hill Book Company, New York,1976, hal. 153.)

Gambar 4.4 (a)dislokasi ulirdalam kristal.(b) sekrupdislokasi dalam (a) sebagaidilihat dari atas.Garis dislokasiterbentang sepanjang garisAB. posisi atomatas bidang slipditunjuk olehlingkaran terbuka, merekabawah oleh padatlingkaran. [Gambar (b)dari W. T. Baca,Jr, Dislokasi diKristal, McGrawBukit Book Company,New York, 1953.]

Kebanyakan dislokasi ditemukan dalam bahan kristal mungkin tidak tepi murniatau sekrup murni, tetapi komponen pameran kedua jenis; ini disebut dislokasi campuran.Ketiga jenis dislokasi diwakili skematis pada Gambar 4.5;distorsi kisi yang dihasilkan jauh dari dua wajah dicampur, memiliki berbagaiderajat sekrup dan karakter tepi.

Gambar 4.5 (a)skematisrepresentasi daridislokasi yang memilikitepi, sekrup, dankarakter campuran.(b) Tampak atas, di manalingkaran terbuka menunjukkanposisi atomatas bidang slip,dan lingkaran padat,posisi atomdi bawah ini. Pada titik A,dislokasi adalahsekrup murni, sementara padatitik B, itu adalah murnitepi. Untuk daerah diantara mana adaadalah kelengkungan digaris dislokasi, yangKarakter dicampurtepi dan sekrup.[Gambar (b) dariW. T. Baca, Jr.,dislokasi diKristal, McGrawBukit Book Company,New York, 1953.]

Besar dan arah dari distorsi kisi terkait dengan dislokasidinyatakan dalam bentuk vektor Burgers, dilambangkan dengan b. Vektor Burgerditunjukkan pada Gambar 4.3 dan 4.4 untuk tepi dan sekrup dislokasi, masing-masing. Lebih Lanjut,sifat dislokasi (yaitu, tepi, sekrup, atau campuran) didefinisikan oleh relatiforientasi garis dislokasi dan vektor Burgers. Untuk keunggulan, mereka tegak lurus

Gambar 4.6 Sebuah elektron transmisimikrograf dari paduan titanium yanggaris gelap dislokasi. 51.450 ?.(Courtesy of M. R. Plichta, MichiganUniversitas Teknologi.)

(Gambar 4.3), sedangkan untuk sekrup, mereka sejajar (Gambar 4.4); mereka tidak tegak lurusatau paralel untuk dislokasi campuran. Juga, meskipun dislokasiperubahan arah dan alam dalam kristal (misalnya, dari ujung ke dicampur untuk sekrup), yangBurgers vektor akan sama di semua titik di sepanjang lini. Sebagai contoh, semua posisidislokasi melengkung pada Gambar 4.5 akan memiliki vektor Burgers ditampilkan. Untuk logambahan, Burgers vektor untuk dislokasi akan menunjukkan dalam kristalografi-padatarah dan akan besarnya sama dengan jarak interatomik.Seperti yang kita perhatikan dalam Bagian 7.2, deformasi permanen sebagian besar bahan kristaladalah dengan gerakan dislokasi. Selain itu, vektor Burgers adalah elemendari teori yang telah dikembangkan untuk menjelaskan jenis deformasi.Dislokasi dapat diamati dalam bahan kristal menggunakan elektron-mikroskopisteknik. Pada Gambar 4.6, tinggi perbesaran mikrograf elektron transmisi,garis gelap adalah dislokasi.Hampir semua bahan kristal mengandung beberapa dislokasi yang diperkenalkanselama pemadatan, selama deformasi plastik, dan sebagai konsekuensi daritegangan termal yang dihasilkan dari pendinginan cepat. Dislokasi terlibat dalam plastikdeformasi bahan kristal, baik logam dan keramik, seperti dibahas dalamBab 7 dan 12. Mereka juga telah diamati dalam bahan polimer dandibahas dalam Bagian 14.13.4.6 CACAT antarmukaCacat antar muka adalah batas-batas yang memiliki dua dimensi dan biasanya terpisahdaerah dari bahan yang memiliki struktur kristal yang berbeda dan / atau kristalografiketidaksempurnaan orientations.These termasuk permukaan eksternal, batas butir, fasebatas, batas-batas kembar, dan susun.Permukaan eksternalSalah satu batas paling jelas adalah permukaan luar, sepanjang yang kristalStruktur berakhir. Atom permukaan tidak terikat pada jumlah maksimum terdekattetangga, dan oleh karena itu dalam keadaan energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan atom di interiorposisi. Ikatan atom permukaan ini yang tidak puas menimbulkan permukaanenergi, dinyatakan dalam satuan energi per satuan luas (J / m2 atau erg / cm2). Untuk mengurangi

Gambar 4.7 Skemadiagram yang menunjukkan smallandgabah tinggi-sudutbatas danatom yang berdekatanposisi.

energi ini, bahan cenderung untuk meminimalkan, jika mungkin, total luas permukaan. UntukMisalnya, cairan mengasumsikan bentuk yang memiliki luas-minimum tetesan menjadibulat. Tentu saja, hal ini tidak mungkin dengan padatan, yang mekanis kaku.Batas GrainCacat lain antarmuka, batas butir, diperkenalkan dalam Bagian 3.14 sebagaibatas yang memisahkan dua butir kecil atau kristal memiliki kristalografi yang berbedaorientasi dalam bahan polikristalin. Sebuah batas butir diwakili secara skematisdari perspektif atom pada Gambar 4.7.Within batas wilayah, yangmungkin hanya beberapa atom menjauhkan luas, ada beberapa ketidakcocokan atom dalam transisidari orientasi kristal dari satu butir dengan yang satu yang berdekatan.Berbagai tingkat misalignment kristalografi antara butir yang berdekatanmungkin (Gambar 4.7) .Ketika orientasi ini adalah ketidakcocokan sedikit, di urutan beberapaderajat, maka istilah kecil (atau rendah) batas butir sudut digunakan. Batasan-batasan inidapat digambarkan dalam hal array dislokasi. Sederhana kecil-sudut butirBatas terbentuk ketika dislokasi sisi sejajar dalam cara Gambar 4.8.Tipe ini disebut batas tilt; sudut misorientation,?, juga ditunjukkan dalamyang figure.When sudut misorientation sejajar dengan batas, batas sentuhanHasilnya, yang dapat dijelaskan oleh berbagai dislokasi ulir.Atom-atom terikat kurang teratur sepanjang batas butir (misalnya, sudut ikatanlebih panjang), dan akibatnya, ada energi batas antarmuka atau biji-bijian yang samadengan energi permukaan yang baru saja dijelaskan. Besarnya energi ini adalah fungsidari tingkat misorientation, yang lebih besar untuk batas tinggi sudut. Batas butirlebih reaktif daripada biji-bijian diri mereka sebagai konsekuensi darienergi batas ini. Selain itu, atom pengotor sering istimewa memisahkansepanjang batas ini karena state.The energi yang lebih tinggi jumlah energi antarmuka merekalebih rendah pada bahan besar atau kasar daripada yang halus, karenaada total luas batas kurang di bekas. Biji-bijian tumbuh pada suhu tinggiuntuk mengurangi energi batas total, fenomena dijelaskan dalam Bagian 7.13.Meskipun pengaturan ini tidak teratur atom dan kurangnya ikatan biasasepanjang batas butir, bahan polikristalin masih sangat kuat; Pasukan kohesif

Gambar 4.8 Demonstrasi bagaimana batas kemiringanmemiliki sudut misorientation? Hasil daripenyelarasan dislokasi.

di dalam dan di batas yang hadir. Selain itu, kepadatan polikristalin sebuahSpesimen hampir identik dengan kristal tunggal dari bahan yang sama.Batas faseBatas fase yang ada dalam bahan multifase (Bagian 9.3), dimana berbedaFase ada di setiap sisi batas; Selanjutnya, masing-masing tahapan konstituenmemiliki karakteristik fisik dan / atau kimia tersendiri. Seperti yang akan kita lihat dalambab-bab berikutnya, batas fase memainkan peran penting dalam menentukankarakteristik mekanik dari beberapa paduan logam multifase.Batas TwinSebuah batas kembar adalah tipe khusus dari batas butir di mana ada yang spesifikcermin kisi simetri; yaitu, atom pada satu sisi perbatasan yang terletak diposisi cermin-gambar dari atom di sisi lain (Gambar 4.9). Wilayah

Gambar 4.9 Skema diagrammenunjukkan pesawat twin atau batasdan posisi atom yang berdekatan(berwarna lingkaran)....

BAHAN KEPENTINGANKatalis (dan Cacat Permukaan)Acatalyst adalah zat yang mempercepat lajudari reaksi kimia tanpa berpartisipasidalam reaksi itu sendiri (yaitu, tidak dikonsumsi). Satujenis katalis ada sebagai padat; molekul reaktandalam gas atau fase cair adsorbed5 ke katalitik yangpermukaan, di mana titik beberapa jenis interaksiterjadi yang mempromosikan peningkatan merekaTingkat reaktivitas kimia.Situs adsorpsi pada katalis biasanyacacat permukaan terkait dengan pesawat atom; sebuahinteratomik obligasi / antarmolekul terbentuk antarasitus cacat dan terserap molekulspesies. Beberapa jenis cacat permukaan, diwakiliskematis pada Gambar 4.10, termasuk tepian,Kinks, teras, lowongan, dan adatoms individu(Yaitu, atom teradsorpsi di permukaan).Salah satu penggunaan penting dari katalis dalam catalytickonverter pada mobil, yang mengurangi emisipolutan gas buang seperti karbonmonoksida (CO), nitrogen oksida (NOx, dimana x adalahvariabel), dan hidrokarbon tidak terbakar. (Lihatdiagram bab pembukaan dan foto untukbab ini.) Air dimasukkan ke dalam knalpotemisi dari mesin mobil; Campuran inigas kemudian melewati katalis, yangadsorbsi pada molekul permukaan CO, NOx, danO2. NOx memisahkan ke N dan O atom,sedangkan O2 terdisosiasi menjadi spesies atomnya.Pasang atom nitrogen bergabung membentuk molekul N2,dan karbon monoksida teroksidasi untuk membentukkarbon dioksida (CO2). Selain itu, setiap terbakarhidrokarbon juga teroksidasi menjadi CO2 dan H2O.Salah satu bahan yang digunakan sebagai katalis dalam hal iniaplikasi (Ce0.5Zr0.5) O2. Gambar 4.11 adalah sebuah highresolutionTransmisi mikrograf elektron yangmenunjukkan beberapa kristal tunggal bahan ini. Individuatom diselesaikan dalam mikrograf ini jugaseperti beberapa cacat disajikan pada Gambar 4.10.Cacat permukaan ini bertindak sebagai situs adsorpsi untukspesies atom dan molekul dicatat dalam sebelumnyaayat. Akibatnya, disosiasi, kombinasi,dan reaksi oksidasi yang melibatkan spesies inidifasilitasi, sehingga kandungan polutanspesies (CO, NOx, dan hidrokarbon tidak terbakar) dialiran gas buang berkurang secara signifikan.Gambar 4.10 Skema representasi dari permukaancacat yang situs adsorpsi potensial untuk katalisis.Situs atom individu direpresentasikan sebagai batu.5 Adsorpsi adalah adhesi molekul gas atau cairan ke permukaan padat. Seharusnya tidak bingung denganpenyerapan, yang merupakan asimilasi molekul menjadi padat atau cair.Gambar 4.11 resolusi tinggi transmisi elektronmikrograf yang menunjukkan kristal tunggal (Ce0.5Zr0.5) O2;Bahan ini digunakan dalam catalytic converter untukmobil. Cacat permukaan diwakiliskematis pada Gambar 4.10 dicatat pada kristal.[Dari WJ Stark, L. Mdler, M. Maciejewski, SEPratsinis, A. Baiker, "Api-SintesisNanokristalin Ceria / Zirconia: Pengaruh CarrierCair, "Chem. Comm., 588-589 (2003). Direproduksidengan izin dari The Royal Society of Chemistry.]

material antara batas-batas yang tepat disebut sebagai twin.Twins hasil dariperpindahan atom yang dihasilkan dari gaya geser mekanik terapan (mekanikkembar), dan juga selama anil perlakuan panas setelah deformasi(Anil kembar) .Twinning terjadi pada pesawat kristalografi tertentu dan dalam tertentuarah, baik yang tergantung pada struktur kristal. Kembar Anil adalahbiasanya ditemukan pada logam yang memiliki struktur kristal FCC, sedangkan mekanikkembar diamati di BCC dan HCP logam. Peran kembar mekanik diProses deformasi dibahas dalam Bagian 7.7. Kembar anil dapat diamatidalam fotomikrograf dari spesimen kuningan polikristalin ditunjukkan pada Gambar 4.13c.Si kembar sesuai dengan daerah-daerah yang memiliki sisi yang relatif lurus dan sejajardan kontras visual yang berbeda dari daerah untwinned butir di manamereka berada. Penjelasan untuk berbagai tekstur kontras di fotomikrograf inidisediakan dalam Bagian 4.10.Cacat Antarmuka MiscellaneousKemungkinan cacat antar muka lainnya termasuk kesalahan penumpukan dan domain feromagnetikdinding. Susun ditemukan dalam logam FCC ketika ada gangguan dalamABCABCABC. . . susun urutan pesawat close-dikemas (Bagian 3.12). Untuk feromagnetikdan bahan ferrimagnetik, batas yang memisahkan daerah yang memilikiarah yang berbeda dari magnetisasi disebut dinding domain, yang dibahasdalam Bagian 20.7.Terkait dengan masing-masing cacat dibahas dalam bagian ini adalah energi antarmuka,besarnya yang tergantung pada jenis batas, dan yang akan bervariasi darimaterialnya. Biasanya, energi antarmuka akan terbesar bagi eksternalpermukaan dan setidaknya untuk dinding domain.Konsep Periksa 4.1Energi permukaan kristal tunggal tergantung pada orientasi kristalografi. Apakahini peningkatan energi permukaan atau penurunan dengan peningkatan kepadatan planar? Mengapa?[Jawabannya dapat ditemukan di www.wiley.com/college/callister (Student Companion Site).]4.7 BULK ATAU VOLUME CACATCacat lain yang ada di semua bahan padat yang jauh lebih besar dari sebelum ini merekadiscussed.These termasuk pori-pori, retak, inklusi asing, dan phases.They lainnyabiasanya diperkenalkan selama pengolahan dan fabrikasi langkah. Beberapa cacatdan pengaruhnya terhadap sifat bahan yang dibahas dalam bab-bab berikutnya.4,8 ATOMIC GETARANSetiap atom dalam bahan padat bergetar sangat cepat tentang posisi kisidalam kristal. Dalam arti, ini getaran atom dapat dianggap sebagai ketidaksempurnaanatau cacat. Pada setiap instan waktu tidak semua atom bergetar pada frekuensi yang samadan amplitudo, atau dengan energi yang sama. Pada suhu tertentu akan adaada distribusi energi untuk atom konstituen tentang energi rata-rata.Seiring waktu energi getaran dari setiap atom tertentu juga akan bervariasi secara acakmanner.With kenaikan temperatur, energi rata-rata ini meningkat, dan, pada kenyataannya, suhuyang solid benar-benar hanya ukuran aktivitas getaran rata-rataatom dan molekul. Pada suhu kamar, frekuensi getaran yang khas adalah pada

urutan 1.013 getaran per detik, sedangkan amplitudo sekiannanometer.Banyak properti dan proses dalam padatan adalah manifestasi dari ini getarangerak atom. Sebagai contoh, peleburan terjadi ketika getaran yang kuatcukup untuk pecah sejumlah besar obligasi atom. Sebuah diskusi yang lebih rincigetaran atom dan pengaruhnya terhadap sifat bahan yang disajikan dalamBab 19.