Hranice obilí

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 26. května 2021; ověření vyžaduje 1 úpravu .

Hranice zrn je rozhraní mezi dvěma zrny (krystality) v polykrystalickém materiálu. Hranice zrn je defekt v krystalové struktuře a má tendenci snižovat elektrickou vodivost a tepelnou difuzivitu . Vysoká hraniční energie a relativně slabá vazba na většině hranic zrn z nich často činí preferované místo pro korozi a precipitaci druhé fáze.

Hranice s vysokým a nízkým úhlem

Tradičně se hranice zrn dělí podle prostorové dezorientace mezi dvěma zrny. Hranice s nízkým úhlem jsou hranice s úhlem dezorientace menším než 15°. Někdy se používá nižší prahová hodnota až 11°. Obvykle jsou popisovány z hlediska teorie dislokace . A jejich vlastnosti a struktura je funkcí špatné orientace. Na druhou stranu, vlastnosti vysokoúhlových hranic, jejichž dezorientace je větší než 15°, jsou obvykle nezávislé na dezorientaci. Existují však „ zvláštní hranice “ – pro určité orientace je energie rozhraní znatelně nižší než energie většinou vysokoúhlových hranic.

Šikmé okraje

Nejjednodušší druh hranic jsou ty, kde je osa rotace rovnoběžná s rovinou hranice. Hranice může být tvořena jako jednotlivá sousední zrna nebo jako krystalit, který je postupně ohýbán vnější silou. Energie spojená s pružným ohybem mřížky může být snížena zavedením dislokací, což jsou v podstatě zaklíněné atomové poloroviny, vytvářející trvalou dezorientaci mezi oběma částmi.

Torzní hranice

Popis hranic

Hranice lze popsat orientací hranice na dvě zrna a nezbytnou 3D rotací, aby se zrna dostali do přesné mřížkové shody. Hranice tedy mají 5 stupňů volnosti . To je však běžné pro popis hranice pouze jako orientační vztah mezi sousedními zrny. Obecně platí, že výhoda ignorování orientace hraniční roviny, kterou je obtížné určit, převažuje nad snížením informací. Relativní orientace dvou zrn je popsána pomocí rotační matice :

R={\begin{bmatrix}a_{11}&a_{12}&a_{13}\\a_{21}&a_{22}&a_{23}\\a_{31}&a_{32}&a_{33 }\end{bmatrix}}

Pomocí tohoto rotačního systému je úhel rotace θ definován takto:

{\displaystyle 2\cos \;\theta \;+1=a_{11}+a_{22}+a_{33))

když je směr [uvw] osa otáčení:

[(a_{32}-a_{23}),(a_{13}-a_{31}),(a_{21}-a_{12})]

Krystalografická povaha ukládá omezení špatné orientace hranic. Zcela libovolný polykrystal bez textury má charakteristické rozložení hranic dezorientace. Takové případy jsou však vzácné a většina materiálů se od této idealizované reprezentace více či méně odchyluje.

Energie hranic zrn

Energie nízkoúhlových hranic závisí na úhlu dezorientace mezi sousedními zrny až do přechodu do vysokoúhlového stavu. V případě jednoduché nízkoúhlové hranice je energie hranice skládající se z dislokací s Burgersovým vektorem b a vzdáleností h mezi nimi určena Reed-Shockleyovou rovnicí:

\gamma _{s}=\gamma _{0}\theta (A-\ln \theta )

kde θ = b/h, γ 0 je geometrický faktor závislý na typu hranice: pro hranici náklonu γ 0 = Gb[4π(1-ν)], pro hranici zkroucení γ 0 = Gb/2π je A určeno poloměrem r 0 dislokací jádra: A = 1 + ln(b/2 πr 0 ), - G - smykový modul , ν - Poissonův poměr . To ukazuje, že jak se hraniční energie zvyšuje, energie na dislokaci klesá. Existuje hnací síla k vytvoření méně chybně orientovaných hranic (tj. růstu zrn). Je známo, že Reed-Shockleyův vzorec je v dobré shodě se zkušenostmi pro hranice dislokací s nízkým úhlem, ale není použitelný pro velké úhly θ, protože nebere v úvahu silnou interakci a dokonce i překrytí jader. mřížkové dislokace, když se přiblíží na vzdálenosti d ~ (4÷5)b (θ ~ 15°) [1] .

Poznámky

↑ Orlov, 1980 , s. 63.

Literatura

Orlov A.N., Perevezentsev V.N., Rybin V.V. Hranice zrn v kovech. - M .: Metalurgie, 1980. - 155 s.
Čeredov V.N. Vady v krystalech syntetického fluoritu. Petrohrad: Věda. - 1993. - 112 s.