تک کریستال ها تنها در شرایط خاص تشکیل می شوند .جامد معمولی که از یک عنصر یا ترکیب تشکیل می شود، پلی کریستالیزه است .طبق همان اسم پیشنهادی یک پلی کریستال است .جامد یا پلی کریستال از تعداد زیادی پلی کریستال تشکیل شده است .خواص یک پلی کریستال بصورت قابل ملاحظه ای با یک تک کریستال متفاوت است .کریستالهای ترکیب مشخص اغلب به عنوان دانه به حساب می آیند و اتصالهای آنها به عنوان مرز دانه شناخته می شود .سایز دانه ها نسبت به شرایطی که تحت آن دانه تشکیل شده متغیر است .فولاد گالوانیزه شده یک پوشش روی با دانه های درشت قابل رویت دارد .بقیه مواد دانه های کوچکتری دارند و احتیاج به استفاده از میکروسکپ نوری دارند .

در فولاد گالوانیزه شده دانه ها آنقدر بزرگ هستند که بتوان بدون کمک ، آنها رادید .صفحه با ابعاد 5 سانتیمتر اندازه گیری شده است.

در بسیاری از فلزات دیگر مانند این آلیاژ آهن –کربن هیپو یوتکتوئیدی ، دانه ها تنها در زیر میکروسکپ دیده می شوند .
تصاویر یك نمونه پلی كریستالیزه از كواتزی كه با فلد سپار آمیخته شده می باشد كه در آن تمامی دانه ها خواص نوری ان ایزوتروپیك دارند. میان پلاریزه كننده های متقاطع دانه ها با چرخش و تغییر زاویه اجازه می دهند نور با تغییر جزئی از نقاط مختلف نمونه عبور كند. این امر نتیجه جالبی را ایجاد می كند كه در این شكل دیده می شود.

این پلی كریستال دارای دانه هایی با جهت گیری متفاوت است كه امكان عبور در زاویه های مختلف را ایجاد می كند در نتیجه نواحی مختلف پلی كریستال در این دو عكس دیده می شوند.

شكل سه بعدی دانه ها در پلی كریستال مانند شكل حبابهای صابونی است، كه بر اثر دمیدن هوا داخل یك محلول صابون كه در یك جعبه شفاف ریخته شده است.
سطح میان حبابها دارای انرژی زیادی می باشد. اگر این سطح كاهش پیدا كند، انرژی كل سیستم كاهش پیدا می كند. بنابراین كاهش سطح یك واكنش خودبخودی است. اگر همه حبابها هم سایز باشند، ساختار حاصله یك ساختار فشرده، با قاعده، با زاویه 120 بین سطوح و حبابهای همسایه است. در عمل رشد حبابی كه در سطح حبابهای یك مقدار بزرگ تر رخ می دهد ، كمتر از رشدی است كه در سطح حبابهای خیلی كوچكتر ایجاد می شود. حبابهای بزرگ تمایل به رشد دارند و حبابهای كوچك میل به انقباض دارند، بنابراین حبابها به اندازه های متفاوتی در می آیند كه باعث می شود ساختار از حالت فشرده انحراف زیادی پیدا كند. به هر حال بطور متوسط در هر محل اتصال حبابها، سه حباب دیده می شود و زاویه بین سطح حبابها معمولا ۱۲۰ درجه میباشد.
انحنای سطوح هم مهم هستند. سطوحی كه درجه انحنای كمتری دارند ، انرژی بیشتری نسبت به سطوح با انحنای بیشتر دارند. در نتیجه بسیاری از حبابهای كوچك نمی توانند منقبض وناپدید شوند. اگر چه اگر این عمل انجام شود، سطح تماس كاهش پیدا می كند. به همین دلیل است كه انحنای مرزها و انرژی اتصال خیلی بالا خواهد بود. در یك پلی كریستال واقعی، مرز دانه ها پر انرژی هستند مشابه سطح بین حبابها.
كف صابون مدل بسیار خوبی برای ساختار دانه های یك نمونه ماده پلی كریستال است و موارد مشابه بسیاری را می توان در این دو سیستم مشاهده كرد. حبابهای صابون با دانه ها قابل مقایسه هستند و سطح حبابها با مرز دانه ها قابل مقایسه اند. عكس حبابهای صابون را با عكس میكروسكوپی از ماده پلی كریستال كه برای مشخص شدن مرزدانه های آن اچ شده است را مقایسته كنید.

كف صابون مدل بسیار خوبی برای ساختار دانه های یك نمونه ماده پلی كریستال است و موارد مشابه بسیاری را می توان در این دو سیستم مشاهده كرد. حبابهای صابون با دانه ها قابل مقایسه هستند و سطح حبابها با مرز دانه ها قابل مقایسه اند. عكس حبابهای صابون را با عكس میكروسكوپی از ماده پلی كریستال كه برای مشخص شدن مرزدانه های آن اچ شده است را مقایسه كنید.

دانه های این آلیاژ هایپریوتكتوئید آهن – كربن به روشی مشابه حبابهای شكل قبل در كنار هم قرار گرفته اند.

مرزدانه ها در یك جامد پلی كریستال می تواند زمانیكه دیفوزیون امكان پذیر است مجددا باچینی شوند.
( با استفاده از این روش انرژی كل سیستم را كاهش دهند)در موارد واقعی ، موارد بسیار دیگری می توانند روی ساختار دانه ای كه مشاهده می شود تاثیر بگذارند.


گردآورنده و مترجم : نفیسه رحمانی زاده
و با همکاری مهدی معتمدی

نوع مطلب : مهندسی مواد - سرامیک
نوشته شده در یکشنبه ۲۶ دی ۱۳۸۹ توسط SMSM |           |