Dislokationsstrukturen

Dislokationsstrukturen bezeichnet die räumliche Anordnung von Versetzungen in Kristallen, die sich während plastischer Verformung bildet. Versetzungen sind lineare Kristallfehler, deren Burgers-Vektor die lokale Verzerrung angibt. In deformierten Metallen entstehen dabei komplexe Netze aus Versetzungen, Dislokationswänden, Zellenstrukturen und Bereichen unterschiedlicher Versetzungsdichte; diese Muster werden als Dislokationsstrukturen zusammengefasst.

Typische Formen sind Versetzungsnetze, Dislokationswände, Zellenstrukturen und Anordnungen an Hindernissen wie anderen Versetzungen oder Korngrenzen (Versetzungsstapel oder pile-ups). Dislokationen können sich zu Wandstrukturen bündeln, wodurch Regionen mit unterschiedlicher Versetzungsdichte entstehen; Zellen bilden sich, wenn sich versetzungsarme Bereiche von hochversetzten Bereichen abgrenzen.

Entstehung: Bei plastischer Verformung vermehren sich Versetzungen durch glide und Kreuzbewegungen. Ihre Wechselwirkungen führen zur Bildung von Wänden, Zellen und Netzwerken. Die Art und Ausprägung der Strukturen hängt von Temperatur, Legierung, Dehnrate und Verformungsgeschichte ab und kann sich mit weiteren Wärmebehandlungen verändern.

Auswirkungen: Dislokationsstrukturen erhöhen Festigkeit und Härte durch Arbeitshärtung, verringern die Verformbarkeit und beeinflussen das Ermüdungsverhalten. Wärmebehandlung oder Rekristallisation reorganisieren oder reduzieren Versetzungsnetze, wodurch neue, oft feinere Körnerstrukturen entstehen.

Charakterisierung und Bedeutung: Die Strukturen lassen sich überwiegend durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) sichtbar machen; ergänzend kommen Elektronenholographie und diffraktive Methoden wie Röntgenbeugung zum Einsatz, um Dichte, Orientierung und Netzwerkschemata abzuleiten. In der Materialverarbeitung spielen Dislokationsstrukturen eine zentrale Rolle bei Härte, Verformbarkeit und Lebensdauer von Bauteilen.