dislokasjoner

Dislokasjoner er lineære feil i krystallstrukturen til faste materialer som medfører lokale forvrengninger av gitteret. De er sentrale for plastisk deformasjon, fordi de gjør at et ellers stivt krystall kan deformeres betydelig ved påkjenninger som er lavere enn det som kreves for å flytte hele gitteret. Dislokasjoner dannes og beveger seg under krystalldannelse, plastisk deformasjon og temperaturendringer, og finnes i metaller, keramikk og mange halvledere.

De vanligste typene er kantdislokasjon, skrue dislokasjon og blandede dislokasjoner. En kantdislokasjon består av et ekstra halvplan av atomer som strekker seg langs dislokasjonslinjen. En skrue dislokasjon innebærer en faseforskyvning omkring linjen som gir en spiralformet vridning av gitteret. Blandede dislokasjoner viser egenskaper fra begge typer. Burgers-vektoren beskriver hvor mye og i hvilken retning gitteret er forskjøvet rundt dislokasjonen og er et sentralt begrep i teorien.

Bevegelsen av dislokasjoner skjer hovedsakelig ved glide langs slipplanes i krystallen. Glid er den dominerende mekanismen for plastisk deformasjon ved romtemperatur og moderate temperaturer. Ved høyere temperaturer kan dislokasjoner også bevege seg ved klatring, som krever diffusjon av atomvakansier. Interaksjoner mellom dislokasjoner og andre gitterdefekter gir hindringer som styrker materialet.

Dislokasjonsmengden påvirker mekaniske egenskaper betydelig. Økt dislokasjonstetthet fører til arbeidsherding og høyere yield-styrke, ofte på bekostning av duktilitet. Termomekanisk behandling styrer dislokasjonene: kaldbearbeiding øker tettheten, mens annealing reduserer den gjennom gjenoppretting, rekristallisering og kornvekst.

Observasjon og analyse av dislokasjoner gjøres ved elektronmikroskopi (TEM), røntgendiffraksjon og andre teknikker. Dislokasjonsteorien ligger til grunn for moderne forståelse av plastisk deformasjon, styrke og herding i mange faste stoffer.