DAFTAR ISI

Daftar Isi 1

Bab I Cacat Dalam Material 2

1. Cacat Titik 3

2. Cacat Linear 6

3. Cacat Interfacial 8

4. Cacat Volume 11

Manfaat Cacat 12

Bab II Dislokasi Logam 13

1. Teori Dislokasi 13

2. Macam-Macam Dislokasi 13

2.1. Dislokasi Geometri 13

2.2. Dislokasi Sisi 14

2.3. Dislokasi Ulir 15

2.4. Dislokasi Campuran 16

3. Observasi Dislokasi 16

4. Sumber Dislokasi 18

4.1 Sumber Dislokasi 18

4.2 Dislokasi Terpeleset Dan Plastisitas 20

4.3 Dislokasi Memanjat 21

Daftar Pustaka23

Page 1 of 23

BAB I

CACAT DALAM MATERIAL

Terdapat beberapa jenis cacat Kristal pada susunan atom dalam Kristal. Kita perlu ketahui

bahwa kehadiran cacat Kristal yang sedikit memiliki pengaruh yang sangat besar dalam

menentukan sifat suatu bahan dan pengaturan cacat sangat penting dalam pemrosesan

bahan.Contoh relevansi cacat Kristal dalam kehidupan pada umumnya dan dalam bahan pada

khususnya yaitu, ketika kita membeli cincin berlian, sebenarnya kita membayar untuk tipe cacat

pada Kristal pada cincin berlian tersebut. Pembuatan device semikonduktor tidak hanya

membutuhkan Silikon murni tetapi juga meliputi cacat Kristal tertentu pada sample. Menempa

suatu logam akan menghasilkan cacat pada logam tersebut dan meningkatkan kekuatan dan

kelenturan logam. Catatan, sifat-sifat tersebut dicapai tanpa mengubah komposisi penyusun

bahan tetapi hanya manipulasi cacat Kristal.

gambar diatas merupakan representasi dua dimensi kristal sempurna dengan susunan atom yang

benar. Namun kenyataannya tidak ada yang sempurna

Page 2 of 23

Gambar diatas merupakan skematik polikristal dengan berbagai macam cacat. Kita dapat lihat

bahwa ada beberapa grain Kristal yang dipisahkan oleh batas-batas dan juga terdapat atom-atom

yang hilang dan ada juga atom tambahan. Gambar diatas dari Helmut Föll, University of Kiel,

Germany

Berdasarkan geometrinya, cacat/defect  pada material dapat dibagi dalam 4 (empat) katagori ,

yaitu:

1. Cacat titik (cacat 0 dimensi  / Point Defect)

2. Cacat linear (cacat 1 dimensi / Diclocation)

3. Cacat interfacial (cacat 2 dimensi )

4. Cacat Volume (cacat 3 dimensi / Volume Defect)

1. CACAT TITIK

Cacat titik terdiri dari kekosongan, interstisial dan subtitutional, cacat Schottky dan cacat Frenkel

a. Kekosongan

Di alam ini tidak terdapat Kristal yang sempurna dengan susunan atom yang teratur. Selalu

terdapat cacat dalam suatu Kristal, dan yang paling sering dijumpai adalah cacat titik. Hal ini

terutama ketika temperature Kristal cukup tinggi dimana atom-atom bergetar dengan frekuensi

tertentu dan secara acak dapat meninggalkan kisi, lokasi kisi yang ditinggalkan disebut vacancy

atau kekosongan. Dalam kebanyakan kasus difusi atau transportasi massa oleh gerak atom juga

dapat disebabkan oleh kekosongan.

Semakin tinggi suhu, semakin banyak atom yang dapat meninggalkan posisi kesetimbangannya

dan semakin banyak kekosongan yang dapat dijumpai pada Kristal. Banyaknya kekosongan yang

terjadi Nv meningkat dengan meningkatnya suhu Kristal dan banyaknya kekosongan ini dapat

diperoleh dengan persamaan berikut (distribusi Boltzman)

Rj=Ro exp(-Em/kT)

Page 3 of 23

Dalam persamaan ini, N adalah banyaknya atom dalam Kristal, Qv adalah energy yang

dibutuhkan untuk membentuk vacancy atau kekosongan, T adalah suhu kristal dalam Kelvin, dan

k adalah konstanta Boltzman yang bernilai 1.38 x 10-23 J/atom-K, atau 8.62 x 10-5 eV/atom-K

bergantung pada satuan Qv. Dengan menggunakan persamaan tersebut kita dapat mengestimasi

bahwa pada suhu kamar terdapat satu kekosongan dalam 1015 kisi Kristal dan pada suhu tinggi

atau suhu mendekati titik leleh zat padat terdapat satu kekosongan dalam 10000 atom.

Pada Kristal,atom membutuhkan energy untuk bergerak ke posisi kekosongan (misalnya energi

termal) untuk lepas dari tetangga-tetangganya. Energi tersebut disebut energy aktivasi

kekosongan, Em. Energi termal rata-rata atom biasanya lebih kecil dari energy aktivasi Em dan

fluktuasi energy yang besar dibutuhkan untuk loncat. Peluang untuk fluktuasi atau frekuensi

loncatan atom Rj, tergantung secara eksponensial terhadap suhu dan dapat digambarkan oleh

persamaan yang ditemukan kimiawan Swedia Arrhenius:Dimana R0 adalah frekuensi percobaan

yang sebanding dengan frekuensi getaran atom

Skema representasi kekosongan pada Kristal dalam 2 dimensi.

Skema representasi difusi atom dari posisi asalnya ke posisi kosong. Energy aktivasi Em telah

diberikan pada atom sehingga atom dapat memutuskan ikatan antar atom dan pindah ke posisi

yang baru

Page 4 of 23

b. Interstitial dan Subtitutional

Interstitial yaitu Penekanan atau penumpukan antara tempat kisi teratur. Jika atom interstitial

adalah atom yang sejenis dengan atom-atom pada kisi maka disebut self interstitial. Terciptanya

self-interstitial menyebabkan distorsi besar disekeliling kisi dan membutuhkan energy lebih

dibandingkan dengan energy yang dibutuhkan untuk membuat vacancy atau kekosongan

(Ei>Ev), dan dibawah kondisi kesetimbangan, self-interstitial hadir dengan konsentrasi lebih

rendah dari kekosongan. Jika atom-atom interstitial adalah atom asing, biasanya lebih kecil

ukurannya (karbon, nitrogen, hydrogen, oksigen) disebut interstitial impurities. Mereka

memperkenalkan distorsi kecil pada kisi dan banyak terdapat pada material nyata. Subtitutional

yaitu Penggantian atom pada matriks Kristal. Jika atom asing mengganti atau mensubtitusi

matriks atom, maka disebut subtitusional impurity

Gambar diatas menunjukan skema representasi macam-macam cacat titik dalam Kristal (1)

kekosongan, (2) self-interstitial, (3) Interstitial impurity, (4) (5) subtitutional impurities. Tanda

panah menunjukan tekanan local yang dihasilkan oleh cacat titik.

c. Cacat Schottky dan Cacat Frenkel

Dalam Kristal ionic (misalnya garam dapur- Na+Cl-), ikatannya disebabkan oleh gaya Coulomb

antara ion positif dan ion negatif. Cacat titik dalam Kristal ion adalah muatan itu sendiri. Gaya

Coulomb sangat besar dan setiap muatan yang tidak seimbang memiliki kecenderungan yang

kuat untuk menyeimbangkan diri. Untuk membuat muatan netral, beberapa cacat titik akan

terbentuk. Cacat Frenkel adalah kekosongan pasangan ion dan cation interstitial. Atau

kekosongan pasangan ion dan anion interstitial. Namun ukuran anion jauh lebih besar dari pada

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.

Page 5 of 23

Gambar diatas merupakan skema representasi dari (1) cacat Frenkel (kekosongan dan pasangan

interstitial) dan cacat schottky (kekosongan pasangan kation dan anion) dalam Kristal ionic

2. CACAT LINEAR

Mengapa logam dapat terdeformasi plastis dan mengapa sifat deformasi plastis dapat diubah

sangat besar dengan ditempa tanpa mengubah komposisi kimia adalah sebuah misteri pada ribuan

tahun yang lalu. Hal ini menjadi misteri yang sangat besar ketika awal tahun 1900an para ilmuan

memperkirakan bahwa logam mengalami deformasi plastis jika diberi gaya yang lebih kecil dari

gaya yang mengikat atom-atom logam bersama, .

Kejelasan muncul pada tahun 1934 ketika Taylor, Orowan dan Polyani menemukan dislokasi.

Dislokasi garis dapat dikenal dan dipikiran sebagai bidang kisi tambahan dimasukan kedalam

Kristal, tetapi tidak diperpanjang ke seluruh Kristal tapi berakhir di dislokasi garis.

Gambar tiga dimensi penyisipan setengah bidang tambahan melalui pusat gambar.

Dislokasi adalah cacat garis. Ikatan interatomik secara signifkan terdistorsi hanya dalam daerah

sekitar dislokasi garis yang cepat. Dislokasi juga membentuk deformasi elastic kecil kisi pada

jarak yang jauh. Untuk menggambarkan ukuran dan arah distorsi kisi utama disebabkan oleh

dislokasi, kita seharusnya memperkenalkan vector Burger b. Untuk menentukan vector burger ,

kita dapat membuat lintasan dari atom ke atom dan menghitung masing-masing jarak antar atom

dalam segala arah. Jika lintasan melingkupi dislokasi, lintasan tidak akan ditutup. Vektor yang

menutup loop merupakan vector Burger b.

Page 6 of 23

Dislokasi dengan arah vector Burger tegak lurus dengan dislokasi disebut dislokasi tepi atau

dislokasi edge. Ada tipe dislokasi kedua yang disebut screw dislocation. Screw dislocation

sejajar dengan arah Kristal yang dipindahkan atau yang digeser (vector Burger sejajar dengan

dislokasi garis). Hampir seluruh dislokasi yang ditemukan pada Kristal bahan tidak terdiri daru

edge dislocation saja atau screw dislocation saja tetapi terdiri dari campuran keduanya atau

disebut mix dislocation.

Gerak dislokasi mengikuti slip-deformasi plastis ketika ikatan interatomik patah dan terbentuk

kembali. Sebenarnya, slip selalu terjadi melalui gerak dislokasi

Lihatlah pada diagram diatas, kita akan mengerti mengapa dislokasi mengijinkan slip pada

tekanan yang kecil yang diberikan pada Kristal yang sempurna. Jika setengah bagian atas Kristal

di geser dan pada saat itu hanya fraksi kecil dari ikatan yang patah dan hal ini membutuhkan gaya

yang cukup kecil. Pada proses pergeseran ini dislokasi terbentuk dan menyebar melalui Kristal.

Penyebaran satu dislokasi melalui bidang menyebabkan setengah bidang atas tersebut bergerak

terhadap bagian bawahnya tetapi kita tidak memecah semua ikatan pada tengah bidang secara

simultan (dimana akan membutuhkan gaya yang sangat besar). Gerak dislokasi dapat

dianalogikan dengan perpindahan ulat bulu. Ulat bulu harus mengadakan gaya yang besar untuk

memindahkan seluruh tubuhnya pada waktu yang sama. Untuk itu bagian belakang tubuh akan

bergerak ke depan sedikit dan membentuk punggung bukit. Punggung bukit lalu menyebar terus

dan memindahkan ulat bulu. Cara yang sama digunakan untuk memindahkan karpet yang besar.

Daripada memindahkan seluruhnya pada waktu yang bersamaan, kita dapat membuat punggung

bukit pada karpet dan mendorongnya menyebarangi lantai.

Page 7 of 23

3. CACAT INTERFACIAL

Kristal tunggal terkadang dapat ditemukan dalam material nyata yang tidak sedikit kondisi

pertumbuhannya secara khusus di desain dan di atur sebagai contoh ketika memproduksi Kristal

tunggal silicon untuk device mikroelektronik atau bilah untuk turbin yang terbuat dari super

alloy. Zat padat pada umumnya terdiri dari beberapa Kristal-kristal kecil atau grain. Grain dapat

berukuran dari ordo nanometer hingga millimeter dan orientasi bidang atom diputar terhadap

grain tetangganya. Material ini disebut polikristal. Grain-grain tunggal dipisahkan oleh batas

grain atau grain Boundaries, yaitu daerah yang berdensitas kecil dan twin boundaries.

a. Permukaan Eksternal Material

Ketidak-sempurnaan kristal dalam dua dimensi merupakan suatu batas, dimana batas yang nyata

adalah permukaan luar. Permukaan dapat diilustrasikan sebagai batas struktur kristal sehingga

kita dapat melihat bahwa koordinasi atom pada permukaan tidak sama dengan koordinasi atom

dalam kristal. Dengan kata lain : Atom permukaan hanya mempunyai tetangga pada satu sisi saja,

sehingga memiliki energi yang lebih tinggi dimana ikatannya menjadi kurang kuat. Karena atom-

atom ini tidak seluruhnya dikekelingi oleh atom lainnya, maka energinya jadi lebih banyak

dibandingkan dengan atom di dalamnya. 

Page 8 of 23

.

b. Grain Boundaries

Jenis lain dari cacat interfacial adalah grain boundaries yaitu batas yang memisahkan dua grain

kecil atau Kristal yang memiliki struktur Kristal yang berbeda dalam bahan polikristalin. Didalam

daerah batas, dimana terdapat jarak cukup lebar diantara atom, terdapat beberapa atom yang

hilang dalam transisi dari orientasi Kristal dalam satu grain ke grain yang berdekatan.

Bermacam-macam ketidak sejajaran kristalografi diantara grain yang berdekatan merupakan hal

yang mungkin. Ketika orientasi yang tidak cocok ini diabaikan atau derajatnya kecil maka bentuk

sudut kecil grain boundaries digunakan.Batas ini dapat digambarkan dalam bentuk susunan

dislokasi. Salah satu contoh sederhana dari sudut kecil grain boundaries dibentuk ketika dislokasi

tepi disejajarkan seperti pada gambar 1. Jenis ini disebut tilt boundaries atau batas kemiringan.

Jika sudut kecil dibentuk dari susunan dislokasi screw maka disebut twist boundaries.

Atom-atom disekitar batas diikat dengan jumlah kurang dari yang diperlukan dan konsekuensinya

terdapat energy grain boundary yang serupa dengan energy permukaan eksternal. Besarnya

Page 9 of 23

energy ini merupakan fungsi dari derajat misorientasi dan menjadi besar jika sudut batasnya

besar. Grain boundaries sifat kimianya lebih reaktif dari grain-grain itu sendiri sebagai akibat dari

kehadiran energy tersebut. Lebih jauh lagi atom-atom yang tidak murni terpisahkan secara khusus

karena tingkat energinya yang lebih besar. Energi interfacial total material bergrain kasar lebih

kecil daripada material bergrain halus karena pada grain kasar memiliki area batas grain total

yang kecil. Jumlah grain meningkat dengan meningkatnya suhu untuk mengurangi energy total

batas.

Kita dapat membedakan antara sudut batas grain kecil dan sudut batas grain besar. Hal ini

mungkin untuk menjelaskan sudut batas kecil grain sebagai kesatuan dislokasi. Gambar

disamping merupakan transmisi mikroskop electron dari kemiringan sudut batas grain kecil

silicon. Garis merah menandakan dislokasi tepi atau edge dislocation dab garis biru

mengindikasikan kemiringan sudut. Jenis lain dari cacat permukaan dalam kisi adalah stacking

fault dimana rentetan bidang atom memiliki kesalahan.

Walaupun susunan atom tidak teratur dan ikatan yang seharusnya sangat kurang, material

polikristalin sangat kuat. Gaya kohesif didalam dan sepanjang batas terbentuk. Lebih jauh,

densitas polikristalin sebenarnya serupa dengan Kristal tunggal pada bahan yang sama

c. Twin Boundaries

Twin boundaries atau batas kembar merupakan jenis khusus dari grain boundaries dimana

terdapat cermin kisi yang simetri. Atom dalam satu sisi batas ditempatkan sebagai cermin atom

pada sisi yang lainnya. Daerah diantara dua sisi tersebut terbentuk bidang twin. Batas kembar

dihasilkan dari perpindahan atom yang diproduksi oleh gaya mekanik yang dikerjakan pada

bahan (mechanic twin) dan juga terbentuk selama proses annealing panas yang mengikuti

deformasi (annealing twins). Perkembaran terjadi pada bidang Kristal tertentu dan arah tertentu

juga dan keduannya tergantung pada struktur Kristal. Annealing twin adalah tipe yang

Page 10 of 23

ditemukan dalam metal yang berstruktur FCC dan mechanic twin dapat di observasi pada logam

berstruktur BCC dan HCP.

4.   CACAT VOLUME

Volume defects pada material dapat berupa : crack (retak)/pori-pori, inklusi, presipitat, fasa

kedua dan lain sebagainya. Kehadiran volume defect di dalam materiaal biasanya memberikan

suatu implikasi (misalnya terhadap sifat material) yang akan menyebabkan perubahan densitas

material (terutama dengan adanya pori-pori ataupun fasa kedua pada material).   Dengan adanya

pori-pori maka :

  rmaterial     <     rtheoritisnya

   r  =   m          dimana dengan adanya pori-pori massa akan   ¯¯

           V

Dengan adanya fasa kedua maka : 

              rmaterial    =   r1 V1  + r2 V2

Dimana        r1   =  densitas fasa utama (1)

                    V1  =  fraksi volume fasa utama

                    r2   =  densitas fasa kedua

                     V2  =  fraksi volume fasa kedua

Page 11 of 23

Secara illustratif akan ditinjau efek dari kehadiran cacat volume tersebut (seperti retak) terhadap

kekuatan material, dimana ingin dilihat perbandingan s (kekuatan tarik retakan)

dengan sth (kekuatan tarik teoritis) suatu material yang sama.

MANFAAT CACAT KRISTAL

Cacat pada Kristal dapat mengubah sifat listrik dan mekanik bahan. Kekosongan pada Kristal

dapat mengubah sifat listrik bahan. Sebagai contoh, kita memanfaatkan kekosongan pada Kristal

silicon untuk pendopingan oleh phospor sehingga terbentuk semikonduktor tipe n. Selain itu

cacat Kristal seperti kekosongan, dislokasi, dan boundaries dapat meingubah sifat mekanik

bahan. Grain Boundaries dapat menghambat difusi atom dan gerak dislokasi sehingga deformasi

bahan sulit terjadi. Semakin kecil grain, semakin kuat bahan tersebut.

Ukuran grain dapat diatur dengan laju pendinginan. Laju pendinginan yang cepat menghasilkan

grain-grain yang kecil sedangkan proses-proses pendinginan yang lambat menghasilkan grain-

gran yang besar

Page 12 of 23

BAB II

DISLOKASI PADA LOGAM

1. Teori Dislokasi

Dislokasi adalah suatu pergeseran atau pegerakan atom-atom di dalam sistem kristal logam akibat

tegangan mekanik yang dapat menciptakan deformasi plastis (perubahan dimensi secara

permanen). Kekuatan (strength) dan keuletan (ductility) atom di dalam melalui tingkat kesulitan

atau kemudahan gerakan dislokasi di dalam sistem kristal logam. Misalya pada proses pengerjaan

dingin (cold work) terjhadi peningkatan dislokasi di dalam kristal logam sehingga kekuatan

logam meningkat, namun keuletan menurun. Ada dua tipe utama: dislokasi tepi dan dislokasi ulir.

Mixed dislokasi penengah antara ini.

Gambar 1.1 Ujung Dislokasi (b = Burgers vektor)

Secara matematis, dislokasi adalah jenis topologi cacat, kadang-kadang disebut soliton. Dua

dislokasi berlawanan orientasi, ketika dibawa bersama-sama, dapat membatalkan satu sama lain

(ini adalah proses penghancuran), tetapi satu dislokasi biasanya tidak dapat menghilang dengan

sendirinya

2. MACAM-MACAM DISLOKASI

2.1 Dislokasi Geometri

Page 13 of 23

Gambar 2.1 Crystal Kisi-Kisi Menunjukkan Atom dan Pesawat

Dua jenis utama dislokasi adalah tepi dan sekrup. Dislokasi ditemukan dalam bahan nyata

biasanya dicampur, yang berarti bahwa mereka memiliki karakteristik dari keduanya. Sebuah

bahan kristal terdiri dari atom array biasa, disusun dalam bidang kisi.

Gambar 2.2 Skema Diagram (kisi pesawat) menunjukkan dislokasi sisi. Vektor Burgers

hitam, garis dislokasi dengan warna biru.

2.2 Dislokasi Sisi

Sebuah dislokasi sisi merupakan suatu cacat di mana setengah ekstra bidang atom diperkenalkan

pertengahan jalan melalui kristal, distorsi pesawat dekat atom. Bila kekuatan yang cukup

diberikan dari satu sisi struktur kristal, pesawat tambahan ini melewati atom pesawat pecah dan

bergabung dengan ikatan bersama mereka sampai mencapai batas butir. Sebuah diagram

skematik sederhana seperti pesawat atom dapat digunakan untuk menggambarkan cacat kisi

seperti dislokasi. Dislokasi memiliki dua sifat, garis arah, yang merupakan arah berjalan

sepanjang dasar setengah ekstra pesawat, dan vektor Burgers yang menggambarkan besar dan

arah distorsi ke kisi. Dalam sebuah dislokasi tepi, Burgers vektor tegak lurus terhadap arah garis.

Tekanan yang disebabkan oleh dislokasi sisi sangat kompleks karena asimetri yang terkandung di

dalamnya. Tegangan tersebut dijelaskan oleh tiga persamaan:

Page 14 of 23

di mana:

μ = modulus geser dari bahan

b = adalah vektor Burgers

ν = adalah rasio Poisson

x dan y = koordinat

Persamaan ini menyarankan halter berorientasi vertikal tegangan yang mengelilingi

dislokasi, dengan kompresi yang dialami oleh atom dekat ekstra pesawat, dan ketegangan yang

dialami oleh orang-atom dekat hilang pesawat.

2.3 Dislokasi Ulir

Gambar 2.3 Kanan Bawah Menunjukkan Dislokasi Ulir

Gambar 2.4 Skema Diagram (kisi pesawat) menunjukkan Dislokasi Ulir

Sebuah dislokasi ulir jauh lebih sulit untuk memvisualisasikan. Bayangkan memotong

kristal sepanjang pesawat dan tergelincir satu setengah melintasi kisi lain dengan sebuah vektor,

yang setengah-setengah akan cocok kembali bersama-sama tanpa meninggalkan cacat. Jika hanya

Page 15 of 23

pergi bagian memotong jalan melalui kristal, dan kemudian tergelincir, batas dari memotong

adalah dislokasi ulir. Ini terdiri dari sebuah struktur di mana heliks dilacak di sekitar jalan adalah

cacat linear (garis dislokasi) oleh pesawat atom dalam kisi kristal (Gambar 2.3). Mungkin analogi

yang paling dekat adalah spiral-iris ham. Dislokasi ulir murni, vektor Burgers sejajar dengan

garis arah.

Meskipun kesulitan dalam visualisasi, tekanan yang disebabkan oleh dislokasi ulir kurang

kompleks daripada sebuah dislokasi sisi. Tegangan tersebut hanya perlu satu persamaan, seperti

simetri memungkinkan hanya satu koordinat radial untuk digunakan:

di mana:

μ = modulus geser dari bahan

b = adalah vektor Burgers

r = koordinat

Persamaan ini menunjukkan silinder panjang stres yang memancar keluar dari silinder dan

menurun dengan jarak. Model sederhana ini menghasilkan nilai yang tak terhingga untuk inti

dislokasi pada r = 0 dan sehingga hanya berlaku untuk menekankan di luar inti dislokasi.

2.4 Dislokasi Campuran

Dalam banyak bahan, dislokasi dapat ditemukan di mana garis arah dan Burgers vektor

yang tidak tegak lurus atau paralel dan dislokasi ini disebut dislokasi campuran, yang terdiri dari

karakter ulir dan karakter tepi.

3. OBSERVASI DISLOKASI

Gambar 3.1 Transmisi Mikrograf Elektron Dislokasi

Page 16 of 23

Ketika garis dislokasi memotong permukaan bahan logam, medan regangan yang terkait

secara lokal meningkatkan kerentanan relatif dari material tersebut untuk asam etsa dan lubang

etch format geometris secara teratur. Jika bahan tegang (cacat) dan berulang tergores,

serangkaian etch lubang-lubang yang dapat diproduksi secara efektif melacak gerakan dislokasi

bersangkutan.

Mikroskopi elektron transmisi dapat digunakan untuk mengamati dislokasi dalam

mikrostruktur material. Foil tipis digunakan untuk membuat untuk membuat transparan berkas

elektron mikroskop. Elektron-elektron yang mengalami berkas difraksi oleh kisi kristal reguler

bidang atom logam, relatif berbeda sudut antara balok dan bidang kisi dari setiap butir dalam

mikrostruktur logam dan menghasilkan gambar kontras (antara butir orientasi kristalografi yang

berbeda). Struktur atom yang kurang teratur antara batas butir dan medan regangan di sekitar

garis dislokasi Diffractive berbeda sifat dari kisi biasa dalam butir, dan karena itu efek kontras

yang berbeda dalam mikrograf elektron. (dislokasi dipandang sebagai garis gelap dalam terang,

wilayah pusat mikrograf di sebelah kanan). Transmisi mikrograf elektron dislokasi biasanya

memanfaatkan magnifications dari 50.000 sampai 300.000 kali.

Gambar 3.2 Transmisi mikrograf elektron Dislokasi

Perhatikan karakteristik 'Wiggly' kontras pada garis dislokasi ketika mereka melalui

ketebalan material. Perhatikan juga bahwa dislokasi tidak berakhir dalam kristal, garis dislokasi

dalam gambar ini berakhir pada permukaan sampel. Dislokasi hanya dapat terdapat dalam kristal

sebagai sebuah loop.

Field ion microscope dan atom probe menawarkan metode teknik memproduksi

magnifications jauh lebih tinggi (biasanya 3 juta kali) dan memungkinkan pengamatan dislokasi

pada tingkat atom. Permukaan di mana bantuan dapat diselesaikan dengan tingkat langkah atom,

dislokasi ulir spiral yang muncul sebagai fitur unik mengungkapkan mekanisme penting

Page 17 of 23

pertumbuhan kristal, ada langkah permukaan, dimana atom dapat lebih mudah menambah kristal,

dan permukaan langkah terkait dengan dislokasi ulir tidak pernah hancur tidak peduli berapa

banyak atom yang ditambahkan ke dalamnya.

Setelah etsa kimia, terbentuk lubang-lubang kecil di mana solusi etsa serangan

preferentially permukaan sampel di mencegat dislokasi permukaan ini, karena keadaan tegang

lebih tinggi dari materi. Dengan demikian, fitur gambar yang menunjukkan titik-titik di mencegat

dislokasi permukaan sampel. Dengan cara ini, dislokasi dalam silikon, misalnya, secara tidak

langsung dapat diamati dengan menggunakan mikroskop interferensi. Orientasi kristal dapat

ditentukan dengan bentuk lubang-lubang etch terkait dengan dislokasi.

Dislokasi dalam silikon,

orientasi 100

Dislokasi dalam silikon,

orientasi 111

Dislokasi di silikon,

orientasi 111

Gambar 3.3 100 elips, 111 - segitiga / piramidal)

4. SUMBER DISLOKASI

4.1 Sumber Dislokasi

Kerapatan dislokasi dalam suatu material dapat ditingkatkan oleh deformasi plastik oleh

hubungan berikut:

Karena kerapatan dislokasi meningkat dengan deformasi plastik, sebuah mekanisme

untuk menciptakan dislokasi harus diaktifkan dalam materi. Tiga mekanisme untuk pembentukan

dislokasi dibentuk oleh homogen nukleasi, inisiasi batas butir, dan interface kisi dan permukaan,

presipitat, tersebar fase, atau memperkuat serat.

Page 18 of 23

Penciptaan dislokasi oleh nukleasi homogen adalah hasil dari pecahnya ikatan atom sepanjang

garis dalam kisi. Sebuah pesawat dalam kisi dicukur, sehingga dihadapi setengah pesawat atau

dislokasi. Dislokasi ini menjauh antara yang satu dan lainnya melalui kisi. Dalam homogen

nukleasi bentuk kristal dislokasi dari sempurna dan melewati simultan dari banyak ikatan, energi

yang diperlukan untuk nukleasi homogen tinggi. Misalnya stres diperlukan untuk homogen

nukleasi tembaga

,

Di mana:

G = modulus geser tembaga (46 GPa)

= stres 3,4 Gpa

Oleh karena itu, dalam deformasi konvensional homogen nukleasi memerlukan

terkonsentrasi stres, dan sangat tidak mungkin. Batas butir inisiasi dan antarmuka interaksi yang

lebih umum sumber dislokasi.

Langkah-langkah dan tepian di batas butir merupakan sumber penting dislokasi pada

tahap awal deformasi plastik, permukaan kristal dapat menghasilkan dislokasi di dalam kristal.

Karena langkah-langkah kecil di permukaan kristal, stres di daerah tertentu di permukaan jauh

lebih besar daripada rata-rata stres dalam kisi. Dislokasi kemudian disebarkan ke kisi dengan cara

yang sama seperti dalam batas butir inisiasi. Dalam monocrystals, mayoritas dislokasi terbentuk

di permukaan. Kerapatan dislokasi 200 mikrometer ke permukaan material, telah terbukti

menjadi enam kali lebih tinggi daripada kepadatan dalam massal. Namun, dalam bahan

polikristalin sumber permukaan tidak dapat memiliki pengaruh yang besar karena sebagian besar

butir tidak berhubungan dengan permukaan.

Batas antara logam dan oksida dapat sangat meningkatkan jumlah dislokasi yang terjadi.

Lapisan oksida menempatkan permukaan logam dalam ketegangan karena memeras atom

oksigen ke dalam kisi, dan atom oksigen di bawah kompresi. Hal ini sangat meningkatkan

tekanan pada permukaan logam dan akibatnya jumlah dislokasi terbentuk pada permukaan.

Tekanan yang dihasilkan oleh sumber dislokasi dapat divisualisasikan dengan photoelasticity

Page 19 of 23

dalam Lif iradiasi gamma-kristal tunggal. Tegangan tarik sepanjang bidang luncur merah. Stres

kompresi hijau gelap.

4.2 Dislokasi Terpeleset dan Plastisitas

Salah satu tantangan dalam ilmu material adalah untuk menjelaskan plastisitas dalam

istilah mikroskopis. Sebuah usaha untuk menghitung tegangan geser pada bidang yang atom

tetangga dapat melewati satu sama lain dalam kristal yang sempurna menunjukkan bahwa, untuk

bahan dengan modulus geser G, kekuatan geser τ m diberikan kira-kira oleh:

Modulus geser = 20.000-150.000 MPa,

Tegangan geser = 0,5-10 Mpa

Pada tahun 1934, Egon Orowan, Michael Polanyi dan GI Taylor, secara simultan

menyadari bahwa deformasi plastis dapat dijelaskan dalam kerangka teori dislokasi. Dislokasi

dapat bergerak jika atom dari salah satu pesawat sekitar melanggar obligasi dan rebond dengan

atom di tepi terminating. Akibatnya, pesawat setengah atom bergerak dalam menanggapi

tegangan geser dengan melanggar dan mereformasi garis obligasi, pada satu waktu. Energi yang

dibutuhkan untuk memecahkan ikatan tunggal kurang dari yang dibutuhkan untuk memutuskan

semua ikatan pada seluruh bidang atom sekaligus. Bahkan model sederhana ini gaya yang

dibutuhkan untuk memindahkan dislokasi plastisitas menunjukkan bahwa mungkin pada

tegangan jauh lebih rendah dibandingkan dengan kristal yang sempurna. Dalam banyak bahan,

terutama bahan ulet, dislokasi adalah pembawa deformasi plastik, dan energi yang dibutuhkan

untuk memindahkan kurang dari energi yang dibutuhkan untuk patah tulang material. Dislokasi

menimbulkan sifat lunak karakteristik logam.

Ketika logam menjadi sasaran untuk bekerja dingin (deformasi pada suhu yang relatif

rendah dibandingkan dengan bahan temperatur leleh absolut, T m, yaitu biasanya kurang dari 0,3 T

m) meningkatkan kerapatan dislokasi akibat pembentukan dislokasi baru dan dislokasi perkalian.

Akibatnya meningkatkan ketegangan tumpang tindih antara bidang dislokasi yang berdekatan

secara bertahap meningkatkan ketahanan terhadap gerakan dislokasi lebih lanjut. Ini

menyebabkan pengerasan logam sebagai deformasi kemajuan. Efek ini dikenal sebagai

Page 20 of 23

pengerasan regangan. Kusut dislokasi ditemukan pada tahap awal deformasi dan muncul sebagai

non batas-batas yang terdefinisi dengan baik. Proses dinamis pemulihan pada akhirnya mengarah

pada pembentukan struktur selular yang berisi batas-batas dengan salah orientasi lebih rendah

dari 15°. Selain itu, menjepit menambahkan poin yang menghambat gerak dislokasi, seperti

elemen paduan, dapat memperkenalkan bidang stres yang pada akhirnya memperkuat materi

dengan mengharuskan tegangan yang lebih tinggi untuk mengatasi stres dan terus menjepit

pergerakan dislokasi.

Efek pengerasan regangan oleh akumulasi dislokasi dan struktur gandum terbentuk pada

tekanan tinggi dapat dihilangkan dengan perlakuan panas yang tepat (anil) yang mendorong

pemulihan dan selanjutnya recrystallisation material.

Gabungan teknik pemrosesan pekerjaan pengerasan dan anil memungkinkan untuk mengontrol

kerapatan dislokasi, dislokasi derajat keterlibatan, dan akhirnya kekuatan luluh material.

4.3 Dislokasi Memanjat

Dislokasi dapat menyelinap dalam bidang yang mengandung dislokasi dan Burgers

Vector. Untuk dislokasi ulir, dislokasi dan vektor Burgers sejajar, sehingga dislokasi mungkin

akan terpeleset di setiap bidang yang mengandung dislokasi. Untuk dislokasi sisi, dislokasi dan

vektor Burgers tegak lurus, sehingga hanya ada satu pesawat di mana dislokasi dapat tergelincir.

Ada mekanisme alternatif gerakan dislokasi, yang secara fundamental berbeda dari slip,

yang memungkinkan sebuah dislokasi tepi untuk bergerak keluar dari slip, yang dikenal sebagai

memanjat dislokasi. Memanjat memungkinkan dislokasi dislokasi sisi untuk bergerak tegak lurus

pada bidang slip. Kekuatan pendorong untuk mendaki dislokasi adalah gerakan kekosongan

melalui kisi-kisi kristal. Jika kekosongan bergerak di samping batas bidang tambahan setengah

atom yang membentuk dislokasi sisi, atom dalam pesawat setengah terdekat dengan kekosongan

dapat melompat dan mengisi kekosongan. Pergeseran atom ini bergerak kekosongan sesuai

dengan bidang setengah atom, menyebabkan pergeseran, atau mendaki positif dari dislokasi.

Proses kekosongan terserap di batas setengah bidang atom, bukan diciptakan, dikenal sebagai

memanjat negatif. Sejak dislokasi memanjat hasil dari masing-masing atom melompat ke

kekosongan, memanjat terjadi pada diameter atom tunggal bertahap.

Page 21 of 23

Selama memanjat positif, kristal menyusut dalam arah tegak lurus terhadap bidang

tambahan setengah atom atom karena dikeluarkan dari setengah pesawat. Sejak negatif memanjat

melibatkan penambahan atom untuk setengah pesawat, kristal tumbuh dalam arah tegak lurus

terhadap pesawat setengah. Oleh karena itu, kompresi stres dalam arah tegak lurus terhadap

pesawat setengah mempromosikan memanjat positif, sedangkan tegangan tarik mempromosikan

memanjat negatif. Ini adalah salah satu perbedaan utama antara slip dan memanjat, karena slip

hanya disebabkan oleh tegangan geser.

Salah satu perbedaan tambahan antara dislokasi slip dan memanjat adalah temperatur

ketergantungan. Memanjat terjadi jauh lebih cepat pada temperatur tinggi daripada suhu rendah

akibat kenaikan kekosongan gerak. Slip, di sisi lain, hanya memiliki sedikit ketergantungan pada

suhu.

Page 22 of 23

DAFTAR PUSTAKA

Estein, yazid. 2005. Kimia fisika untuk para medis. Yogyakarta : Andi.

Oxloby, DW, Billis, HP. Prinsip – prinsip kimia moderen edisi ke 4. Jakarta : Erlangga.

Petrucci, ralph. 1987. Kimia dasar prinsip dan terapan moderen. Jakarta : Erlangga.

Cotton, F. A. dan Wilkinson, Geoffrey, (2009), Kimia Anorganik Dasar, Jakarta: Penerbit

Universitas Indonesia

http://www.wikipedia.org/teori_medan_kristal

Miessler, G. L. and Tarr, D. A. (2003), Inorganic Chemistry 3rd edition, New Jersey: Pearson

Prentice Hall

Saito, Taro, (1996), ebook Kimia Anorganik, Tokyo: Iwanami Publishing Company

Suyanta, (2010), BAB II: Ikatan Dalam Senyawa Koordinasi

Page 23 of 23