10. Plošné a prostorové poruchy

Mezi tyto poruchy řadíme

• Vrstevné chyby (změny pravidelného vrstvení krystalografických rovin, nejhustěji obsazených atomy

• Hranice krystalů (hraniční oblast mezi sousedními zrny v níž se mění krystalografická orientace). Jejich součástí jsou bodové poruchy i dislokace. Ovlivňují vlastnosti polykrystalických materiálů.

Prostorové poruchy jsou tvořeny oblastmi mřížky s nahromaděnými příměsovými atomy tak, že nedošlo k porušení konzistence mřížky. Příkladem Guinierovy-Prestonovy zóny.

11. Difúze V kovech a slitinách, zákony difúze

Difúze je jedním ze tří způsobů přenosu hmoty (další jsou proudění nebo mechanické míchání), jako jediný je ale možný i v pevných látkách. Při difúzi se částice hmoty pohybují vzhledem k sousedním částicím. V praxi v mnohasložkové heterogenní soustavě se pak difúzí mění chemické složení materiálu.

Technický význam difúze je jak pozitivní, tak negativní. Někdy je změna chemického složení žádaná, například v povrchových vrstvách při chemicko-tepelném zpracování. Příkladem negativních vlivů difúze může být například oduhličení oceli při jejím tepelném zpracování.

Zákony difúze

I. Fickův zákon , kde

II. Fickův zákon

12. Difúzní součinitel d

Difúzní součinitel D, nazývaný též jako difuzivita, závisí exponenciálně na teplotě dle vztahu uvedeného u I. Fickova zákona. Součinitel má jednotku m².s^-1, která je shodná s jednotkou součinitele tepelné vodivosti. Na součiniteli D závisí hloubka difúzní vrstvy dle vztahu

V tomto vztahu je díky činiteli D implicitně zakomponován i vliv teploty. Tento vztah se nazývá parabolickým zákonem růstu difúzní vrstvy.

13. Mechanismy difúze

Mechanismus difúze v krystalové mřížce je spojen s tepelnými kmity atomů. Při vysoké teplotě se rozkmitá tak, že atom může opustit svou polohu v mřížce a přeskočit do sousední polohy. Pohyb je však nespojitý, v každé poloze dojde k mnoha kmitům, než nastane přeskok

Mechanismy difúze je možné rozdělit do dvou skupin

S přeskoky jednotlivých atomů

Sem patří

• vakantní mechanismus (atom přeskočí do vedlejší vakance)

• intersticiální mechanismus (skočí mezi atomy , vytvoří intersticiál)

S koordinovanými přeskoky více atomů

Sem patří

• výměnný mechanismus (atom si prohodí se sousedem flek)

• kruhový (atomy tančí dokolečka dokola a vyměňujou si místa v mřížce)

• nepřímý intersticiální (jeden atom vyšoupne souseda, který vytvoří inststc)

Difúzi značně urychlují mřížkové poruchy. Pro vakantní mechanismus je dokonce existence vakancí nutnou podmínkou uskutečnění. Čarové a plošné poruchy urychlují difúzi ještě více, ale jen do určité (T=(0,6-0,75)T_m) teploty, nad níž jsou přeskoky atomů tak rychlé, že se vliv poruch dá těžko prokazovat. Nejrychlejší průběh má difúze na volném povrchu.

14. Napětí a deformace (složky nap., elastická a plast. Deformace, závislost nap.-def.)

Napětí vzniká působením vnějších sil. Ve válcovém monokrystalu osově zatíženém silou F vzniká v jeho průřezu S napěti =F/S. V průřezu o ploše S_, který svírá s S libovolný ostrý úhel  se síla rozkládá na normálovou F_n a tangenciální (tečnou) F_t, pro které platí

• F_t=F.sin

• F_n=F.cos

Odpovídající normálové napětí _ a smykové (tečné) napětí _ lze vyjádřit jako

Vztahujeme-li sílu k aktuálnímu průřezu, jde o skutečné napětí , pokud k počátečnímu, jde o smluvní napětí R=F/S₀.

Napětí v materiálu způsobuje jeho deformaci.

Deformace

- elastická (materiál se po uvolnění napětí vrátí do původního stavu)

- plastická (materiál zůstane v deformované podobě)

Závislost mezi napětím a deformací vyjadřuje deformační křivka. Je-li na svislé ose skutečné napětí , mluvíme o pracovním diagramu. Je-li na svislé ose smluvní napětí R, jde o smluvní diagram.

Elastická deformace je oblast diagramu , kdy je křivka lineární. V této oblasti také platí Hookův zákon pružné deformace. Hranice mezi elastickou a plastickou deformací je mez kluzu.

E – modul pružnosti v tahu

ε – relativní prodloužení