Defekter i material
Beskriv punktdefekt, linjedefekt och areadefekt
Punktdefekt: vakanta gitterplatser och interstitiellt & substituionellt lösta atomer. En saknad/främmande atom som finns i kristallstrukturen
Linje defekt: dislokationer och kan beskrivas som ett atomplan som upphör. Förskjutningar som påverkar kristallstrukturern i en linje
Area defekt: kornen/gränsytorna där kristallorienteringen möts
Optisk mikroskopi kan vara användbart för att upptäcka/visualisera en viss typ av defekter. Vilken? Förklara även varför.
Optisk mikroskopi är användbart för att upptäcka och visualisera ytmässiga defekter eller felaktigheter, särskilt på fasta material. En vanlig typ av defekt som kan upptäckas med optisk mikroskopi är sprickor eller brister i material. Det beror på att optisk mikroskopi använder synligt ljus för att observera objekt. När ljuset passerar genom eller reflekteras från ett material kan det avslöja olika egenskaper hos ytan, inklusive eventuella avvikelser eller defekter. Sprickor och brister tenderar att bryta ljuset på ett annorlunda sätt än det omgivande materialet, vilket gör dem synliga under mikroskopet.
Hur kan man påverka defekters storlek och position?
genom dislokationer såsom kantförskjutning och skruvdislokation.
Skruvdislokation: Skruvdislokationer är en typ av linjedefekt där atomer längs en linje roterar omkring linjens axel.
Kantförskjutning: extra halvplan av atomer insatta i en kristallstruktur
En typ av de ovanstående defekterna utnyttjar man för att styra metallers egenskaper, t.ex. elasticitetsmodul. Vilken? Förklara hur man kan använda defekten för att styra metallmaterialets egenskaper.
Linjedefekter, främst dislokationer
Härdningsmekanism: Är olika sätt att härda material, man skapar dislokationer och därmed ändra egenskaperna, till exempel till att göra det styvare.
Deformationshärdning: Betyder att ämnet blir hårdare av att det deformeras, exempel aluminium från föreläsning. Plastiskt deformation skapar alltså nya dislokationer som växelverkar med varandra som sedan försvårar deras fortsatta rörelse, de leder till ökad sträckgräns och brottgräns men minskad duktilitet.
Beskriv två processer som kan påverka ett korns storlek (i en metall/metallegering). Vad är ett korn (i en metall/metallegering)?
Vad är ett korn? När en metall eller legering stelnar från en smälta, bildas kristaller av metalliska atomer som ordnar sig i en regelbunden kristallstruktur. Varje kristallin region, eller korn, har en enskild kristallin orientering och struktur.
Korngränshärdning: Korngränser utgör hinder för dislokationsrörelser vilket ökar materialets styrka och duktilitet, korngränshärdning görs för att man vill ha fler korngränser vilket man uppnår genom att förminska kornen i materialet. Vilket ökar totala korngränsytan.
Rekristallisation: Vid rekristallisation upphettas metallen till en viss temperatur, känd som rekristallisationstemperaturen. Vid denna temperatur rekristalliseras deformerade kristallkorn, vilket innebär att de återgår till en mer ordnad och energieffektiv struktur genom bildandet av nya kristallkorn. Denna process resulterar i en minskning av korns storlek och en ökning av materialens homogenitet och mjukhet.
Vad är ytenergi och hur förhåller (högre eller lägre) den sig till de atomer som finns i korngränsen jämfört med de atomer som finns i bulken av strukturen?
Ytenergi är den extra energin som krävs för att skapa en yta eller gräns mellan två faser, till exempel en fast fas och en gasfas, eller mellan två olika materialfaser. Atomer vid korngränserna har en högre ytenergi än atomer i bulkstrukturen på grund av deras mindre ordnade arrangemang och färre närliggande grannar, vilket kräver extra energi för att upprätthålla stabilitet.
Beskriv (och rita) hur och varför man kan använda elektronmikroskopi för att undersöka olika strukturnivåer i ett metalliskt material.
Svepelektronmikroskopi (SEM):
Hur det fungerar: En fokuserad elektronstråle sveper över provets yta och sekundära elektroner emitteras från ytan. Dessa elektroner samlas upp och bildar en bild.
Vad det visar: SEM ger detaljerad information om yttopografi och morfologi.
Användning: Bra för att undersöka ytråheter, sprickor, och korrosionsprodukter.
Transmissionselektronmikroskopi (TEM):
Hur det fungerar: En tunn provbit belyses med en elektronstråle. Elektroner som passerar genom provet bildar en bild på en detektor.
Vad det visar: TEM ger mycket högupplösta bilder av inre strukturer som dislokationer, korngränser och precipitat.
Användning: Används för att studera kristallstruktur, defekter och inre morfologi.