Błąd stosu

Błędy układania w materiałach FCC

Układania usterka jest 2-wymiarowe kratownica usterka w pewnych struktur krystalicznych . Błąd generalnie występuje w najbliższych upakowanych płaszczyznach kryształów najbliższego sześciennego upakowania sfer (kdP) lub sześciokątnego najbliższego upakowania sfer , ponieważ w nich oddziaływanie między atomami jest najsilniejsze. Jeśli ułożenie płaszczyzn kryształu z sekwencją z. B. -ABCABC- przerwane w ich regularności, występuje błąd w stosie.

Systemy kryształów

W kdP lub strukturze sześciennej centrowanej na ścianie (FCC) płaszczyzny {111} ułożone w stos w kierunku <111> są najbliższe. Można je przedstawić jako sekwencję -ABCABC-. Istnieją dwie możliwe nieprawidłowe sekwencje układania. Zewnętrzny błąd układania jest reprezentowany przez dodaną warstwę, np. B. -AB- A -CABC-. Wewnętrzną wadą układania w stos jest odpowiednio brak samolotu, np. B. -ABC- B -CABC-. Zwykle lokalna sześciokątna struktura sieciowa ( HCP) z układaniem -ABAB-. Ta okresowość pojawia się również, gdy część kryształu jest przesuwana przez niekompletny wektor sieciowy a / 6 <112>. W wyniku przesunięcia płaszczyzny A stają się płaszczyznami B, płaszczyzny B stają się płaszczyznami C, a płaszczyzny C stają się płaszczyznami A.

W HDP lub sześciokątnej strukturze kratowej płaszczyzny {0001} ułożone w stos w kierunku <0001> są najbliżej. Tutaj co drugi poziom sieci jest identyczny, -ABAB-. Odpowiednio, błąd zewnętrzny to -AB- C -ABC-. Z drugiej strony nie brakuje poziomu układania w stosy, ponieważ w przeciwnym razie dwa identyczne poziomy leżałyby jeden na drugim i nie można ich było już gęsto upakować. Wewnętrzny błąd układania jest możliwy tylko z powodu przemieszczenia części kryształu przez wektor sieci a / 3 w <21-20>, gdzie płaszczyzny B stają się płaszczyznami C, a płaszczyzny A stają się płaszczyznami B, -AB- CAC - ZA-.

Chociaż nie ma najbliższego upakowania w sześciennych strukturach centrowanych na ciele (krz), można założyć ułożenie {211} płaszczyzn w stos. Dałoby to okres z 6 poziomami: -ABCDEF-. Metale te mają zwykle wysoką energię błędu składowania, dlatego rozległe błędy układania rzadko są ważne.

Znaczenie i pomiar

Błąd spiętrzenia jest ważnym defektem sieci, ponieważ prowadzi do tworzenia granic ziaren, a tym samym zapobiega tworzeniu się monokryształów . Błędy układania powstają, na przykład, podczas tworzenia się bliźniaków lub gdy przez kryształ przebiega częściowe zwichnięcie . Im mniejsza wymagana do tego celu energia błędu układania (SFE, energia błędu układania), tym łatwiej jest utworzyć błąd układania.

Dlatego dyslokacje można łatwo podzielić na częściowe dyslokacje. Następnie zwichnięcia ślimaka muszą się ponownie skurczyć z wydatkiem energii, aby przesuwać się poprzecznie, więc siła wzrasta . Szerokość łupania nadal odgrywa ważną rolę przy formowaniu na gorąco . Ponieważ dyslokacje podzielone są trudne do slajdów lub wspinać się po drugiej stronie, dynamiczny kryształ odzyskanie jest utrudniony w materiałach o niskiej energii błędu ułożenia i silniejszego zestalania z metalu odbywa. W ten sposób może wytworzyć się wystarczająco duża siła napędowa dla dynamicznej rekrystalizacji , która prowadzi do maksymalnej siły na krzywej przepływu ciepła .

metal brązowy stal Ag ( srebrny ) Si ( krzem ) Cu ( miedź ) Au ( złoto ) Mg ( magnez ) Fe ( żelazo ) Ni ( nikiel ) Al ( aluminium ) Zn ( cynk )
SFE ( mJ m −2 ) <10 <10 20-25 > 42 60 -78 75 125 140 ± 40 90-300 160-250 250

W przypadku stali austenitycznych energia błędu układania zmniejsza się z. Czasami znacznie spada w przeciwieństwie do czystego żelaza i dlatego wykazuje efekt TWIP .

Indywidualne dowody

  1. ^ A b c d e Oettel, Heinrich, Schumann, Hermann: Metalografia ze wstępem do ceramografii . 15, poprawione. i exp. Wydanie. Weinheim, ISBN 978-3-527-32257-2 , str. 47 .
  2. ↑ a b c d e f Richard W. Hertzberg, Richard P. Vinci, Jason L. Hertzberg: Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials . John Wiley & Sons, Inc, 2013, ISBN 978-0-470-52780-1 , s. 80.
  3. ↑ Venables, JA (1964). Mikroskopia elektronowa bliźniaczych deformacji. Journal of physics and chemistry solids, 25, 685-690.
  4. ↑ Zhao, YH, Liao, YY, Zhu, YT (2005). Wpływ energii błędu układania na nanostrukturę przy skręcaniu pod wysokim ciśnieniem. Nauka o materiałach i inżynieria A, 410-411, 188-193.
  5. ^ NV Ravi Kumar i in., Rafinacja ziarna w stopie magnezu AZ91 podczas obróbki termomechanicznej , Materiały i inżynieria A359 (2003), 150-157.
  6. ↑ Hermann Schumann: Wpływ energii błędu układania na mechanizm sieci krystalograficznej transformacji γ / α w stalach wysokostopowych . W: Kristall und Technik , Vol. 9 (1974), Heft 10, str. 1141-1152, ISSN  0023-4753 doi : 10.1002 / crat.19740091009 .
  7. ↑ Luc Remy. Praca doktorska, Universite de Paris-Sud, Orsay, Francja, 1975.
  8. ↑ Lawrence E. Murr. Zjawiska międzyfazowe w metalach i stopach. Pub Addison-Wesley. Co., 1975.