Kristalliitti

Tämä artikkeli näyttää olevan ristiriidassa artikkelin Viljan raja kanssa. Katso keskustelu linkitetyltä keskustelusivulta. (Lokakuu 2008) (Katso, miten ja milloin tämä viestiviesti poistetaan)

Pääkirja: Viljan raja

Viljarajat ovat rajapintoja, joissa eri suuntautumisen kiteet kohtaavat. Jyväraja on yksivaiheinen rajapinta, jossa kiteet rajan kummallakin puolella ovat identtiset paitsi suunnassa. Termiä ”kristalliittiraja” käytetään joskus, joskin harvoin. Viljan raja-alueet sisältävät ne atomit, jotka ovat häiriintyneet alkuperäisistä ristikkokohistaan, sijoiltaan ja epäpuhtauksista, jotka ovat siirtyneet alemman energian raerajaan. kahteen osaan, joista toista kierretään, näemme, että viljan rajan määrittelemiseksi tarvitaan viisi muuttujaa. Kaksi ensimmäistä numeroa tulevat yksikkövektorista, joka määrittää pyörimisakselin. Kolmas numero osoittaa viljan kiertokulman. Kaksi viimeistä numeroa määrittävät raerajan tason (tai yksikkövektorin, joka on normaalille tälle tasolle).

Viljarajat häiritsevät dislokaatioiden liikkumista materiaalin läpi. Sijoituksen etenemistä estävät viljan rajavikavyöhykkeen jännityskenttä ja liukastustasojen ja liukumissuuntien puuttuminen sekä yleinen kohdistus rajojen yli. Raekoon pienentäminen on siksi yleinen tapa parantaa lujuutta, usein ilman uhraamista sitkeydessä, koska pienemmät jyvät luovat enemmän esteitä luistotason pinta-alayksikköä kohti. Tämän kristalliitin koon ja voiman suhteen antaa Hall – Petch-suhde. Korkea rajapintojen energia ja suhteellisen heikko sidos jyvien rajoissa tekevät niistä ensisijaisia paikkoja korroosion alkamiselle ja uusien faasien saostumiselle kiinteästä aineesta.

Viljan rajasiirtymällä on tärkeä rooli monissa mekanismeissa hiipiä. Viljan rajasiirtymä tapahtuu, kun leikkausjännitys vaikuttaa viljan rajatasoon ja saa jyvät liukastumaan. Tämä tarkoittaa, että hienorakeisilla materiaaleilla on todellakin huono ryömimiskestävyys suhteessa karkeampiin jyviin, varsinkin korkeissa lämpötiloissa, koska pienemmät jyvät sisältävät enemmän atomeja viljan rajakohdissa. Viljarajat aiheuttavat myös muodonmuutoksia, koska ne ovat pistevikojen lähteitä ja nieluja. Tyhjät materiaalit pyrkivät kerääntymään raerajaan, ja jos näin tapahtuu kriittisessä määrin, materiaali voi rikkoutua.

Viljanrajansiirron aikana nopeuden määritysvaihe riippuu kahden vierekkäisen jyvän välisestä kulmasta. . Pienen kulman dislokaatiorajalla siirtymisnopeus riippuu dislokaatioiden välisestä vapaan tilan diffuusiosta. Suuren kulman sijoittelurajan kohdalla tämä riippuu yksittäisen atomihyppyjen kulkeutumisesta kutistumisesta kasvaviin jyviin.

Viljarajat ovat yleensä vain muutaman nanometrin levyisiä. Yleisissä materiaaleissa kristalliitit ovat riittävän suuria, jotta raerajat muodostavat pienen osan materiaalista. Hyvin pienet raekoot ovat kuitenkin saavutettavissa. Nanokiteisissä kiinteissä aineissa raerajoista tulee merkittävä tilavuusosuus materiaalista, jolla on syvällisiä vaikutuksia sellaisiin ominaisuuksiin kuten diffuusio ja plastisuus. Pienikristaliittien raja-arvossa, kun jyvien rajojen tilavuusosuus lähestyy 100%, materiaalilla ei enää ole kiteistä luonnetta ja siitä tulee siten amorfinen kiinteä aine.

Viljarajat ovat läsnä myös magneettisissa domeeneissa magneettiset materiaalit. Esimerkiksi tietokoneen kiintolevy on valmistettu kovasta ferromagneettisesta materiaalista, joka sisältää alueita atomeista, joiden magneettimomentit voidaan kohdistaa induktiivisella pään avulla. Magnetisaatio vaihtelee alueittain, ja näiden alueiden välinen väärä kohdistus muodostaa rajat, jotka ovat avain tietojen tallentamiseen. Induktiivinen pää mittaa näiden domeenialueiden magneettisten momenttien suuntaa ja lukee joko ”1” tai ”0”. Nämä bitit ovat luettavia tietoja. Viljan koko on tärkeä tässä tekniikassa, koska se rajoittaa yhdelle kiintolevylle mahtuvien bittien määrää. Mitä pienemmät raekoot, sitä enemmän tietoa voidaan tallentaa.

Koska tiettyjen materiaalien, kuten supermetalliturbiiniterien, jyvien rajat ovat vaarallisia, tehtiin suuria teknologisia hyppyjä, jotta vaikutus minimoidaan mahdollisimman paljon. terien viljarajat. Tuloksena oli suunnattu jähmettymiskäsittely, jossa raerajat poistettiin tuottamalla pylväsrakeiset rakenteet, jotka olivat linjassa terän akselin kanssa, koska tämä on yleensä terän suurimman vetojännityksen suunta sen pyörittäessä lentokoneessa. Tuloksena olevat turbiiniterät koostuivat yhdestä raeesta, mikä parantaa luotettavuutta.

Monikiteitä ei yleensä voida ylikuumentaa; ne sulavat nopeasti, kun ne on saatettu riittävän korkeaan lämpötilaan.Tämä johtuu siitä, että raerajat ovat amorfisia ja toimivat nestefaasin ydintämispisteinä. Sitä vastoin, jos kiinteää ydintä ei ole läsnä nesteen jäähtyessä, se pyrkii jäähtymään. Koska tämä ei ole toivottavaa mekaanisille materiaaleille, metalliseossuunnittelijat ryhtyvät usein toimiin sitä vastaan (hienonnuksella).

Leave a Reply

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *