Tane Sınırlarının Sürünmeye Etkileri

 

Tane sınırlan ve fazlar arası sınırlar çok kristalli malzemelerde önemli mikroyapısal unsurlardır. Sonuçta çok kristalli malzeme özeliklerini etkileyecek çok çeşitli olayları erkiliyebilirler. Tane sınırları (çok fazlı malzemelerde fazlar arası sınırlar dahil) sıcaklığın artmasıyla deformasyon ve kırılmada daha belirgin rol alabilir, çünkü tane sırrın kayması, göçü, segregasyonu, çatlaması ve diğer taneler arası olaylar başlar. Bu taneler arası olaylar çok kristalli malzemelerin yüksek sıcaklıktaki plastikliğine katılır ve birbiriyle yakından alakalıdır.

Bilindiği gibi, tane sınırları çok kristalli malzemelerde birçok metalürjik olayın meydana geldiği heterojenlik kaynağıdır. Son zamanlarda açıklanan tane sınırlarının tip ve yapı kabiliyeti bu heterojenliğin önemini artırmaktadır. Tane sınırlarının geometriksel (mesafeye ait) oluşumu dahi çok kristalli malzemelerde davranış çeşitliliğine yardım eder. Belki de bu, yüksek sıcaklık deformasyonu ve çatlağının tam olarak anlaşılamamasının ve tamamlanmasından uzak olmasının nedenlerinden biridir.

Tane sınırlarının rolü özellikle yüksek sıcaklık plastikliğinde önemlidir; çünkü daha çok taneler arası olaylar mevcuttur ve sıcaklığın artmasıyla taneler arası olayların aktifliği artar. Çok iyi bilindiği gibi, tane sınırlan hem yararlı etkiler; dayanım kaynağı gibi (örneğin sürünme dayanımı) veya plastiklik (örneğin sıcak şekillendirilebilme, stiperplastiklik ) ve hem de zararlı etkiler; deformasyon ve çatlak heterojenliği kaynağı, diğer ilgili olaylar gibi. Tane sınırlarının rol ve etki kabiliyetlerini anlamak ve kontrol etmek önemlidir.

Düşük sıcaklık deforrnasyonunda; tane sınırları dislokasyon hareketine karşı güçlü engel olarak davranırlar. Tane sınırlarının bulunmasıyla oluşan deformasyonun heterojenliği ve süreksizliği, kristal kaplarda dislokasyon yığılması nedenli gerilim konsantrasyonunda artışla sonuçlanır. Bununla birlikte gerilim konsantrasyonu yığılmış dislokasyonların yüksek sıcaklıkta tane sınırları tarafından absorbe edilmesi ile gevşetilebilir ki bu da tane sınırı göçü, kayması ve çatlağına önderlik eder.
 
Kayma ve göç miktarı ile çatlak dayanımı sınır tipi ve yapısına kuvvetlice bağlıysa, çok kristallilerde deformasyon ve çatlağın heterojenlik derecesinin tane sınırlan karakter ve dağılımıyla etkileneceğini ummak doğaldır.

Önerilen Makale: Pirinç malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için pirinç otomat çubuğu fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Tane sınırları sıcaklığa bağlı olarak bir belirgin fazdan daha fazla fazda bulunabilirler. Tane sınırı yapısal değişimi yapıda süreksizlikler ve tane sınırı özelliklerinde anormallikler ile sonuçlanır. Dönüşüm tane sınırı kayma davranışlarını etkileyebilir. Tane sınırı yapısal transformasyonu hakkında yapılan deneyler sonucunda: kayma hızının sıcaklıkla değişimi tane sınırı yapısal değişimi ile ilgilidir ve küçük açılı ve tesadüfi sınırlar yüksek açılı tesadüfi tane sınırlarından daha çok termal kararlılığa sahiptir. Böylece, tane sınırı dönüşümü kaymanın sıcaklığa bağımlılığında anormalliklere neden olduğu bilinir.

Düşük açılı özel tane sınırı yapısından yüksek enerjili tesadüfi sınırı yapısına dönüşüm kafes dislokasyonlarının absorbe edilmesine yardım eder ve tane sınırlarının hareketliliği artar. Bu nedenle tane sınırı yapı dönüşümü çok kristalli malzemelerin yüksek sıcaklık plastikliğinde cereyan eden tane sınırı heterojenliği ve çeşitliliğinde önemli rol oynar.

Yüksek sıcaklık deformasyonunda kayma ve göç çok önemli rol oynar. Tane sınır kayması göç ile beraber olur. Kayma ve göç arasındaki bağıntı dislokasyon mekanizması ile açıklanabilir. Dislokasyon mekanizmasında tane sınırı yapısal dislokasyon hareketi yüksek sıcaklıkta kaymayı ve göçü artırır.
 

Katı ve empürüte atomlar tercihli olarak tane sınırlarında segrege olma eğilimindedirler ve tane sınırı segregasyonu miktarı segregantların katı çözüle bilirlikleri ile tane sınırı yapısına bağlı oluğu bilinir. Tane sınırı segregasyonu tane sınırı yapısında değişikliğe neden olabilir ki bu daha sonra çeşitli taneler arası olayları etkiler. Emprütelerin bir dakikalık miktardaki tane sınırı segregasyonu ile bile kuvvetlice etkilenir, bunun derecesi tane sınırı yapısına bağlıdır.
 
Tane sınırı segregasyonu çok kristalli malzemelerin plastikliği ve kırılmasını bir çok yolla etkileyebilir. Tane sınırı yapısındaki değişiklik direkt olarak tane sınırı enerjisi ve kohezyonu gibi tane sınırı özelliklerini etkileyebilir, yapısal değişiklikler de tane sınırı difüzyonundaki değişiklikler vasıtasıyla çeşitli teneler arası olayları (yüksek sıcaklık plastikliği ve kırılması gibi) etkiliyebilir. Sınır segregasyonu, tane sınırlarının dislokasyonları absorbe edilebilmesine önderlik edebilecek değişikliklere neden olurlar. Bu değişiklikler yüksek sıcaklık plastikliğinde göç, kayma ve kafes dislokasyonlarının tane sınırı göçmesi olarak kendini gösterebilir. Dahası, düzensizliklerin, göç nedeniyle, segregasyona uğramış tane boyunca oluşumu yüksek sıcaklıkta kayma bağlantılı deformasyon ve kırılmayı dolaylı olarak etkiler.

Tane sınırı çökelmesi de çok kristalli malzemelerde yüksek sıcaklık plastikliği ve kırılmasında önemli rol oynar, çünkü tane sınırı çökelmesi direk olarak tane sınırı kayması, göçü ve çatlağını etkiler. Çökeltilerin yapı ve morfolojisinin(şekil ve dağılım) tane sınırı yapma ve sınır inkilüzyonlarına çok bağlı olduğu gözlenmiştir. 

Tane sınırı göçü; kenarlardaki kayma, çökeltiler ve inkilüzyonlardan dolayı gerilim konsantrasvonunu azaltarak taneler arası kırılma meylini her zaman azalttığı fikri çoğu araştırmacı tarafından kabul edilmektedir. Bununla birlikte, göçün kayma sınırlarında düzensiz olarak meydana gelmesi halinde taneler arası kırılma ihtimali vardır. 

Tane sınırı çökelmesi de çok kristalli malzemelerin plastikliği ve kırılmasında önemlidir ve tane sınırı çökelmesi direkt olarak tane sınırı kayması, göçü ve kırılmasını etkiler. Çökeltinin yapı ve morfolijisi (şekil ve dağılım) tane sınırı yapısına bağlıdır. Tane sınır çökeltilerinin karakteristik özellikleri küçük açılı sınırlarda ve yüksek açılı rastgele sınırlarda oldukça farklılık göstermektedir. Rastgele sınırlar kararlı ve dengeli çökeltiler için iyi bölgeler olduğu bilinir.

Tane sınırı çökelmesinin kontrolü ile deformasyon sırasında oluşan tane sınırı kayması ve göçü frenlenebilir.