عیوب
در داخل یك تك كریستال یا دانه ، ساختار كریستالی كامل نیست. ساختار دارای عیوبی مانند جای خالی است، جائیكه یك اتم كلا حذف می شود و یا نابجایی ، جائیكه تكامل ساختار در طول یك خط گسیخته شود . مرز دانه ها در پلی كریستالها را می توان از لحاظ دو عیب ، در شبكه كامل مورد بررسی قرارداد.
عیوب كریستالی در مشخص كردن بسیاری از خواص مواد مهم هستند. مانند سرعت نفوذ اتمی و استحكام مكانیكی.
ما می توانیم از یك مدل توپی shot model برای گرفتن یك عكس از عیوب كریستالی استفاده كنیم .
این مدل از تعداد زیادی توپ كوچك تشكیل شده كه از یك دریچه وارد یك لایه (شكاف) میان دو صفحه شفاف می شوند. آنها مانند اتم ها در داخل كریستال عمل می كنند و می توانند نمونه های مشابهی از عیوب را نشان دهند.
زمانیكه shot model بصورت افقی نگه داشته می شود كه توپها بتوانند آزادانه حركت كنند، ساختار حاصله مانند مایع است.

 

مدل توپی بصورت افقی قرار داده می شود. توپها ساختاری شبیه مایع ایجاد می كنند.
به محض اینكه مدل برای عمودی شدن كج شود. توپها نزدیك هم جمع می شوند. این امر كریسالیزاسیون را تداعی می كند. یك یا دو توپ ممكن است بالای بدنه اصلی بوسیله نیروهای الكترواستاتیك معلق بمانند. این با بخاری كه بالای كریستال یافت می شود قابل مقایسه است.
در بعضی نقاط توپها نواحی با ساختار فشرده ایجاد می كنند. ضربه زدن به مدل باعث می شود توپها بازچینی ناقص تری داشته باشند، مخصوصا در بالای قسمت جامد. این به دیفوزیون شبیه است. در چنین نمونه هایی ضربه با فعالیت حرارتی مقایسه شده است. گاهی عمل دیفوزیون باعث می شود و دانه به هم بپیوندند یا برای بعضی دانه ها منجر به رشد آنها می شود. تطابق دادن شكل زیر رفتار مدل توپی را زمانیكه بوسیله ضربه زدن بازچینی شده نشان می دهد كه از حالت پلی كریستالی با تعداد زیادی دانه كوچك شروع شده و با دانه های بزرگتر پایان یافته ، وجود جاهای خالی را در ساختار فراموش نكنید.
با دقت بیشتر ممكن است بتوان یك تك كریستال ساخت البته زمانیكه تمامی توپها یك نمونه واحد تشكیل دهند. توجه كنید كه دیفوزیون بیشتر در بالای توپها انجام می شود، همانطور كه شكل نشان می دهد آن ها به سمت وسط و زیر نمی توانند به آسانی حركت كنند.

جهت دیدن فیلم کلیک کنید (http://tinylink.ir/fv)

(جهت دانلود راحتتر فايل روی آن کليک راست کرده و Save Target As را انتخاب نماييد. )

حتی در یك تك كریستال یا نمونه های با دانه های درشت هنوز هم جای خالی هایی وجود دارند، همان طور كه در مدل توپی هم نشان داده می شود. این مسئله مستلزم وجود آنتروپی است. در همه دماهای محدود در كریستال تا حدی بی نظمی وجود خواهد داشت. توپها در داخل یك دانه چیدمان خود را برای رسیدن به یك سطح فشرده تنظیم می كنند. در فلزات ساختار فشرده ای اتم ها ساختار بسیار رایجی است. این الگو نمونه ای است از شبكه هگزاگونال فشرده (hcp ) و مكعب فشرده.
توجه كنید كه در مدل دو بعدی هر توپ با 6 توپ دیگر در تماس است. در یك كریستال سه بعدی ، مانند یك نمونه واقعی آن، هر توپ با سه توپ دیگر را در صفحه بالایی و سه توپ در صفحه پایین در ارتباط است.

 
A close-packed plane

در مدل توپی توپها در حالت نرمال بصورت پلی كریستالی شكل می گیرند.

 

یك پلی كریستال دارای نواحی كریستالی ( دانه ها) است كه بوسیله مرزدانه های بی نظم بهم متصل شده اند. توجه كنید كه چیدمان اتمها در مرز دانه ها در مقایسه با خود دانه ها بی نظم است. در یك مرزدانه ساختار معمولی كریستال به وضوح به هم ریخته بنابراین مرزها نواحی پر انرژی هستند. حالت ایده آل كم انرژی یك تك كریستال خواهد بود.
پلی كریستالها از یك مذاب بوجود می آیند. زیرا كریستالیزاسون از تعدادی مركز جوانه زنی شروع می شود. این كریستالها به رشد خود ادامه می دهند تا با هم برخورد كنند. از آنجا كه دانه ها تا قبل از اینكه به هم برخورد كنند هم جهت نشده اند ، بنابراین احتیاجی ندارند كه لزوما برای تبدیل به یك تك كریستال با هم تركیب شوند، از این رو به صورت پلی كریستال در می آیند.
پس از كریستالیزاسیون جامد تمایل به كاهش مرز و در نتیجه كاهش انرژی درونی بوسیله رشد دانه دارد. این امر فقط با انجام یك پروسه نفوذ اتمی در جامد امكان پذیر است. این دیفوزیون در دماهای بالا بسیار سریعتر انجام می پذیرد ، زیرا واكنشی است كه با دما فعال می شود.


گردآورنده و مترجم : مهندس نفیسه رحمانی زاده

---

---