Χηµικοίδεσµοί, Μικροδοµή, Παραµόρφωση καιμηχανικές Ιδιότητες

Σχετικά έγγραφα
1 η ΕΝΟΤΗΤΑ ΔΟΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ (ΕΙΣΑΓΩΓΗ)

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2016

Στοιχεία Θερµικών/Μηχανικών Επεξεργασιών και δοµής των Κεραµικών, Γυαλιών

Καταστάσεις της ύλης. Αέρια: Παντελής απουσία τάξεως. Τα µόρια βρίσκονται σε συνεχή τυχαία κίνηση σε σχεδόν κενό χώρο.

ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ (DISLOCATIONS )

ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ. Χ. Κορδούλης

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Επιστήμη των Υλικών. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Φυσικής

Κρυσταλλικές ατέλειες στερεών

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 2: Κρυσταλλική Δομή των Μετάλλων. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. Πλαστικότητα, Διαρροή, Ολκιμότητα

KEΦAΛAIO Eισαγωγή

2. ΜΕΤΑΛΛΑ - ΚΡΑΜΑΤΑ. 2.2 Κύριοι χημικοί δεσμοί

ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗ ΜΕΤΑΛΛΩΝ ΜΕ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ. Πλαστική παραμόρφωση με διατήρηση όγκου

Κεφάλαιο 2 Χημικοί Δεσμοί

Η Δομή των Μετάλλων. Γ.Ν. Χαϊδεμενόπουλος, Καθηγητής

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα. Θεωρητικη αναλυση

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις

οµή των στερεών ιάλεξη 4 η

Μηχανικές ιδιότητες των μεταλλικών υλικών. Πλαστική συμπεριφορά

ΕΤΥ-349 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ

ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Δρ.-Μηχ. Άγγελος Μαρκόπουλος Λέκτορας ΕΜΠ Τομέας Τεχνολογίας των Κατεργασιών

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Εφελκυσμού. ΕργαστηριακήΆσκηση2 η

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. Δυσκαμψία & βάρος: πυκνότητα και μέτρα ελαστικότητας

(a) Λεία δοκίµια, (b) δοκίµια µε εγκοπή, (c) δοκίµια µε ρωγµή

Επιστήμη των Υλικών. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Φυσικής

Θεωρία Μοριακών Τροχιακών (ΜΟ)

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Σεμινάριο Φυσικής. Ενότητα 5. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Επιστήμη των Υλικών. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Φυσικής

Γραπτή εξέταση προόδου «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Απρίλιος 2017

ΜΕΘΟ ΟΙ ΣΚΛΗΡΥΝΣΗΣ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Ερπυσμού. ΕργαστηριακήΆσκηση 4 η

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

Θεµατικό Περιεχόµενο Μαθήµατος

5. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΓΡΑΦΙΑΣ

Μεταλλικός δεσμός - Κρυσταλλικές δομές Ασκήσεις

6. ΘΕΡΜΙΚΕΣ Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΛΟΓΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΛΛΕΙΩΝ - ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 2. ΟΡΥΚΤΑ - ΠΕΤΡΩΜΑΤΑ

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ I

ΑΣΤΟΧΊΑ ΤΩΝ ΥΛΙΚΏΝ Ι ΘΡΑΎΣΗ

Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Μεταλλικών Υλικών

Εργαστήριο Τεχνολογίας Υλικών

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 8 η : Υγρά, Στερεά & Αλλαγή Φάσεων. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Στοιχεία Επιστήµης Κεραµικών

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 3: Στερεά διαλύματα και ενδομεταλλικές ενώσεις. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

ΑΡΧΕΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΧΗΜΕΙΑΣ. Γεωχημεία (Υ4203) Χ. Στουραϊτη

ΙΙΙ. Αρχές Κρυσταλλοχημείας. Γεωχημεία (Υ4203) Χ. Στουραϊτη

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΠΟΛΥΜΕΡΩΝ

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις

ΙΑΧΥΣΗ. Σχήµα 1: Είδη διάχυσης

Συσχέτιση. Δομής(structure) Ιδιοτήτων(properties) κατεργασίας(processing) ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΔΟΜΗ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΥΛΙΚΩΝ- ΜΗΧΑΝΟΥΡΓΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ

ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗΣ. Δρ. Φ. Σκιττίδης, Δρ. Π. Ψυλλάκη

Φυσικές ιδιότητες οδοντικών υλικών

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 4: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

ΑΤΕΛΕΙΕΣ ΤΗΣ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΗΣ ΟΜΗΣ

Τίτλος Μαθήματος: Βασικές Έννοιες Φυσικής. Ενότητα: Στερεά. Διδάσκων: Καθηγητής Κ. Κώτσης. Τμήμα: Παιδαγωγικό, Δημοτικής Εκπαίδευσης

ΕΦΕΛΚΥΣΜΟΣ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΜΕ ΜΝΗΜΗΣ ΣΧΗΜΑΤΟΣ

dq dt μεταβολή θερμοκρασίας C = C m ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ J mole Θερμικές ιδιότητες Θερμοχωρητικότητα

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ

Μάθημα: Πειραματική Αντοχή Υλικών Πείραμα εφελκυσμού

Τμήμα Μηχανολογίας ΤΕΙ Πατρών. Τεχνολογία Υλικών. Διδάσκων. Δρ Γεώργιος Ι. Γιαννόπουλος

Φυσικές & Μηχανικές Ιδιότητες

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Αστοχία: Θραύση, Κόπωση και Ερπυσμός Callister Κεφάλαιο 10 / Ashby Κεφάλαιο 8

Μάθημα: Πειραματική αντοχή των υλικών Σύνθετη καταπόνηση

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υλικών Θερμικές Ιδιότητες Callister Κεφάλαιο 20, Ashby Κεφάλαιο 12

Επιστήμη των Υλικών. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Φυσικής

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 8: ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΊ ΙΣΧΥΡΟΠΟΊΗΣΗΣ ΤΩΝ ΜΕΤΆΛΛΩΝ

Φυσική Χημεία ΙΙ. Ηλεκτροχημικά στοιχεία. Κεφ.1 Ηλεκτροδιαλυτική τάση. Σημειώσεις για το μάθημα. Ευκλείδου Τ. Παναγιώτου Σ. Γιαννακουδάκης Π.

Εργαστήριο Συνθέτων Υλικών

Περιοδικό Σύστημα Ιστορική Εξέλιξη

ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΛΙΚΑ CERAMICS MATERIALS

20/3/2016. Δρ. Σωτήρης Δέμης. Σημειώσεις Εργαστηριακής Άσκησης Εφελκυσμός χαλύβδινης ράβδου. Πολιτικός Μηχανικός (Πανεπιστημιακός Υπότροφος)

Διεπιφανειακοί Δεσμοί

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

Mετασχηματισμοί διάχυσης στα στερεά / Πυρηνοποίηση στην στερεά κατάσταση. Ομογενής πυρηνοποίηση στα στερεά/μετασχηματισμοί διάχυσης.

ΥΛΙΚΑ ΠΑΡΟΝ ΚΑΙ ΜΕΛΛΟΝ

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. Οικογενειακά δένδρα: οργάνωση υλικών και διεργασιών

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΕΣ

16/4/2018. Δρ. Σωτήρης Δέμης. Σημειώσεις Εργαστηριακής Άσκησης Εφελκυσμός χαλύβδινης ράβδου. Πολιτικός Μηχανικός (Πανεπιστημιακός Υπότροφος)

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. Υλικά-ιστορία και χαρακτήρας

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ ΥΛΙΚΑ 2 Ο ΜΕΡΟΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

Γραπτή εξέταση προόδου «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Ι»-Νοέμβριος 2016

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 1: ΑΤΟΜΑ ΚΑΙ ΔΕΣΜΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

Ατομική και ηλεκτρονιακή δομή των στερεών

Ακουστική Χώρων & Δομικά Υλικά. Μάθημα Νο 1

Γραπτή εξέταση προόδου «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών Ι»-Νοέμβριος 2015

Πανεπιστήµιο Κρήτης ΤΕΤΥ ΤΕΤΥ 344: Μηχανικές και Μηχανικές Ιδιότητες Υλικών. και Σκληροµετρία

ΜΕΤΑΛΛΙΚΑ ΥΛΙΚΑ Ο ρ ι σ µ ο ί. Μέταλλα. Κράµατα. Χάλυβας. Ανοξείδωτος χάλυβας. Χάλυβες κατασκευών. Χάλυβας σκυροδέµατος. Χυτοσίδηρος. Ορείχαλκος.

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ-ΤΟΜΕΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ

ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 1

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Κρούσης. ΕργαστηριακήΆσκηση 6 η

Γραπτή εξέταση προόδου «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙΙ»-Απρίλιος 2016

ΑΝΤΟΧΗ ΥΛΙΚΩΝ Πείραμα Στρέψης. ΕργαστηριακήΆσκηση 3 η

Transcript:

Χηµικοίδεσµοί, Μικροδοµή, Παραµόρφωση καιμηχανικές Ιδιότητες Βασισµένοστο Norman E. Dowling, Mechanical Behavior of Materials, Third Edition, Pearson Education, 2007

Κλίµακες µεγέθους και επιστήµες που ασχολούνται µε τη µελέτη και εφαρµογή των τεχνολογικών υλικών

Γενικά Χαρακτηριστικά των κυριοτέρων τύπων τεχνολογικών υλικών εσµοί Μικροδοµή Πλεονεκτήµατα Μειονεκτήµατα Μέταλλα Κράµατα Μεταλλικοί Κρυσταλλίτες (κόκκοι) Μεγάληαντοχή, ελαστικότητα, ολκιµότητα, αγωγιµότητα Θραύση, κόπωση Πολυµερή Οµοιοπολικοί και ευτερεύοντες Μακροµόρια- µακροαλυσίδες Χαµηλόκόστος, µικρόβάρος, µεγάλη ανθεκτικότητα, Μικρή αντοχή και ελαστικότητα, ερπυσµός αντέχουν στη διάβρωση Κεραµικά Γυαλιά Ιοντικοί (ετεροπολικοί) οµοιοπολικοί Κρυσταλλίτες /άµορφα Μεγάληαντοχή, ελαστικότητα, σκληρότητα, αντέχουν τις υψηλές θερµοκρασίες και τη διάβρωση Ψαθυρότητα Σύνθετα υλικά διάφοροι Μήτρα και ίνες κλπ. Μεγάληαντοχή, ελαστικότητα, µικρό βάρος Υψηλό κόστος, ιαχωρισµός σε στρώµατα (delamination)

Οιτρειςτύποιτωνπρωτεύοντων/κύριωνχηµικώνδεσµών: Ιοντικός (ή ετεροπολικός): ηλεκτρόνια µεταφέρονται από ένα άτοµο σε άλλο Οµοιοπολικός: ηλεκτρόνια µοιράζονται µεταξύ δύο ατόµων Μεταλλικός: ηλεκτρόνια µοiράζονται µεταξύ πολλών ατόµων δηµιουργώντας ένα νέφος ηλεκτρονίων

Τρισδιάστατο κρυσταλλική δοµή του NaCl που αποτελείται από δύο αλληλοεισερχόµενα εδροκεντρωµένα κρυσταλλικά πλέγµατα (FCC)

Κυβική κρυσταλλική δοµή του διαµαντιού (αλλοτροπική µορφή του άνθρακα). Εξαιτίας των ισχυρών και των κατευθυντικών οµοιοπολικών δεσµών, το διαµάντι έχει την υψηλότερη θερµοκρασία τήξης, την µεγαλύτερη σκληρότητα και το µεγαλύτερο µέτρο ελαστικότητας απ όλα τα γνωστά στερεά.

Μοριακήδοµήτουαιθυλενίου (αέριο, C 2 H 2 ) καιτοπολυµερές πολυαιθυλένιο. Ο διπλός δεσµός στο αιθυλένιο αντικαθίσταται από δύο µονούς δεσµούς στο πολυαιθυλένιο επιτρέποντας το σχηµατισµό µιας µακροαλυσίδας.

Παράδειγµα δευτερευόντων δεσµών: εσµοί µεταξύ υδρογόνου καιοξυγόνουσεµόριανερού (H 2 O)

Παράδειγµα δευτερευόντων δεσµών: εσµοί µεταξύ υδρογόνου και χλωρίου σε µακροαλυσίδες πολυβινυλιοχλωριδίου (PVC)

Η γενική στοιχειώδης κυψελίδα και οι στοιχειώδης κυψελίδες των τριών από τα επτά δυνατά κρυσταλλογραφικά συστήµατα. Τα υπόλοιπα τέσσερα είναι: ορθοροµβικό, ροµβοεδρικό, µονοκλινές και τρικλινές

4 κρυσταλλικά πλέγµατα (από τα 14 δυνατά κρυσταλλικά πλέγµατα Bravais): απλόκυβικό, χωροκεντρωµένοκυβικό, εδροκεντρωµένοκυβικό, εξαγωνικό πλέγµα µέγιστης πυκνότητας

υσδιάστατα σχήµατα µιας άµορφης (αριστερά) και µιας κρυσταλλικής (δεξιά) δοµής ενός πολυµερούς

Κρυσταλλίτες (κρυσταλλικοίκόκκοι) στηα-δοµήενόςκράµατος Ti-6Al (τιτάνιοµε 6% αλουµίνιο)

4 τύποι σηµειακών ατελειών σε ένα κρυσταλλικό στερεό: ατέλεια αντικατάστασης, ατέλεια πλεγµατικού κενού ή οπής, ατέλεια ενδιάµεσης θέσης (αυτοπαρεµβολή), πρόσµειξη ενδιάµεσης θέσης (ετεροπαρεµβολή). Πλεγµατικό κενό ή οπή (vacancy): Απουσία ατόµου σε πλεγµατική θέση (που έπρεπε να βρίσκεται στη θέση αυτή). Παρεµβολή (intersitial atom defect): Κατάληψη παραπλεγµατικής θέσης από κάποιο άτοµο.. ιακρίνουµε τις εξήςυποπεριπτώσεις: Αυτοπαρεµβολή (self-interstitial): Κατάληψη παραπλεγµατικής θέσης από άτοµοµητρικήςδοµής. Ετεροπαρεµβολή (impurity interstitial): Κατάληψη παραπλεγµατικής θέσης απόξένοάτοµο. Αντικατάσταση (substitutional impurity): Κατάληψηπλεγµατικήςθέσηςαπόξένοάτοµο.

Οι δυο βασικοί τύποι εξαρθρώσεων (εξαρµόσεις ή µετατοπίσεις ή γραµµικές ατέλειες): (α) ακµής (b) ελικοειδής

Όρια κόκκων µε µικρή γωνία προσανατολισµού που σχηµατίστηκαν από µια παράταξη εξαρµόσεων ακµής

υνάµεις µεταξύ δυο ατόµων: έλξη (θετική λόγω σύµβασης) ασκείται από σχετικά µεγάλες αποστάσεις (π.χ. Λόγω van der Waalsδυνάµεων), άπωση (αρνητικήλόγωσύµβασης) λαµβάνει υψηλές τιµές σε µικρές αποστάσεις (λόγω υπέρθεσης ηλεκτρονικών στοιβάδων) και η ολικήπουγίνεταιµηδένσεµιααπόσταση x e. σ = P A ε = x x x e e E dσ = d ε x= x = xe A dp dx x= e x e

Τυπικέςτιµέςµέτρουελαστικότητας ιαµάντιε 1000 GPa ΜέταλλαΕ 100 GPa ΠολυµερήΕ 3 GPa Οι τιµές βέβαια εξαρτώνται από τη θερµοκρασία

Θεωρητικόςυπολογισµόςορίουαντοχής (ήδιαρροής) σ = E b 10 σ 100 GPa Και ένα τυπικό µέταλλο: 10 GPa Αν βασιστούµε στη δυναµη που χρειάζεται για το σπάσιµο ενός δεσµού: Άρα για το διαµάντι: b σ b ιατµητική τάση τ = τ Μπορούµε να υπολογίσουµε µια θεωρητική τιµή ορίου διατµητικής αντοχής, αν υποθέσουµε οτί µια ολόκληρηεπιφάνειαατόµωνµετατοπίζεταιταυτόχρονασεσχέσηµιατηνγειτονική. G dτ = dγ x= 0 σ = 2τ = b b dτ = h dx Gb πh x= 0 ιατµητική παραµόρφωση γ = τ G b x h Gb = 2πh E 2 b h 0.5 1 σ = E b 10 E 3 G τ b = 10 b 2πx sin b

Παρατηρήσεις Αυτοί οι θεωρητικοί υπολογισµοί του ορίου αντοχής δίνει τιµές πολύ µεγαλύτερες των πραγµατικών, τυπικά κατά ένα παράγοντα 10 µε 100. Αυτή η ασυµφωνία οφείλεται στις ατέλειες που εµφανίζονται σε όλους τους κρύσταλλους και που µειώνουν το όριο αντοχής. σ u E = 1000 E 100 Παρ ολα αυτά, πολύ λεπτά νήµατα από σχεδόν τέλειους κρύσταλλους µπορούν να παρασκευαστούν. Επιπλέον αυτοί οι κρύσταλλοι µπορούν να έχουν τέτοια κρυσταλλική δοµή ώστε οι ισχυροί χηµικοί δεσµοί να ευθυγραµµίζονται στο µήκος τους. Σ αυτές τις περιπτώσεις τα όρια αντοχής είναι πολύ µεγαλύτερα από τα συνήθη υλικά που αποτελούνται από µακροσκοπικούςατελήςκρύσταλλους. σ u = E 100 E 20

Πλαστική παραµόρφωση και διαρροή ιατµητική πλαστική παραµόρφωση που συµβαίνει σταδιακά µε τη κίνηση εξαρµόσεων. Σε µονοκρυστάλλους µε λίγες εξαρµόσεις παρατηρούνται διαρροές σε πολύ µικρές τάσεις G Σίδηρος, άλλα BCCµέταλλα : τ 0 = = 30 MPa 3000 G FCC, HCP µέταλλα : τ 0 = = 0.5 MPa 100000 ηλ. οι πραγµατικές είναι 300, έως 10000 φορές µικρότερες της θεωρητικής : τ b G = = 10 GPa 10 Αυτές οι πολύ µικρές τιµές της τάσης διαρροής οφείλεται στο ότι η πλαστική παραµόρφωση µεταδίδεται σταδιακά αντί για ταυτόχρονα από τό έναάτοµοστοάλλοµετηµετακίνησητων εξαρµόσεων. Αυτό είναι πολύ πιο εύκολο να συµβεί από την ταυτόχρονη µετακίνηση όλου του κρυσταλλικού επιπέδου όπως υποθέσαµε στους θεωρητικούς υπολογισµούς.

Ολίσθηση εξάρµοσης ακµής που µετατοπίζεται πάνω στο επίπεδο ολίσθησης και δηµιουργεί µια βαθµίδα ολίσθησης στην επιφάνεια του κρυστάλλου

Ολίσθηση που οφείλεται σε µετατόπιση ελικοειδούς εξάρµωσης και δηµιουργεί µια βαθµίδα ολίσθησης στην επιφάνεια του κρυστάλλου

Ζώνες ολίσθησης και βαθµίδες ολίσθησης που προκαλούνται στην επιφάνεια των κρυστάλλων και οφείλονται στην µετατόπιση οµάδων εξαρµώσεων από δυναµική φόρτιση AlSl 1010 χάλυβα

Κάποια επίπεδα και διευθύνσεις ολίσθησης σε δάφορα κρυσταλλικά πλέγµατα. Αυτό συµβαίνει στα επίπεδα µέγιστης πυκνότητας και στις διευθύνσεις µέγιστης πυκνότητας επειδή σ αυτές τις περιπτώσεις οι εξαρµώσεις µετακινούνται ευκολότερα καθώςταάτοµαέιναιπιοκοντάτοέναµετοάλλοκαιεξέχουνλιγότεροαπότα επίπεδαµέσασταοποίαβρίσκονται.

Όρια αντοχής για σίδηρους και χάλυβες διαφόρων τύπων. Οι χάλυβες περιέχουν κυρίωςσίδηροκαικάποιεςπροσµείξειςάλλωνστοιχείων.

Παρατηρήσεις για την πλαστική παραµόρφωση και διαρροή Τα άτοµα αλλάζουν θέσεις λόγω της τάσης και δεν επανέρχονται πίσω µετά την αποφόρτιση. Αυτό είναι πολύ διαφορετικό από το απλό αντιστρεπτό τέντωµα των δεσµών στην ελαστική παραµόρφωση. Όπως είδαµε στον προηγούµενο πίνακα τα δοµικά µέταλλα που πρέπει να αντέχουν υψηλά φορτία έχουν υψηλά όρια αντοχής πολύ µεγαλύτερα από αυτά των καθαρών µονοκρυσταλλικών µετάλλων που περιέχουν λίγες ατέλειες (και πάντως µικρότερα των θεωρητικών). Αυτό οφείλεται στο ότι περιέχουν εµπόδια στην ολίσθηση των εξαρµόσεων: όρια κόκκων, προσµέιξεις, παρουσία πολλών εξαρµόσεων (η µία µπλοκάρει την κίνηση της άλλης). Στουςοµοιοπολικούςκρύσταλλους (πχ. κρύσταλλοιπυριτίου, άνθρακα, βορίου, κεραµικά) η κατευθυντικότητα των δεσµών δεν ευνοεί την δηµιουργία εξαρµόσεων και συνήθως στη θερµοκρασία περιβάλλοντος τα υλικά αυτά είναι εύθραυστα (ψαθυρά) και σκληρά και δεν αστοχούν µέσω διαρροής και ολίσθησης εξαρµόσεων. Άρα δενέιναιελατάκαιόλκιµα. Απότηνάλληπάλι, ταόριααντοχήςείναι µικρότερα των θεωρητικών επειδή περίεχουν άλλου είδους ατέλειες όπως ρωγµές και πόρους. Παρ όλα αυτά κάποια µετακίνηση εξαρµόσεων παρατηρείται σε σχετικά υψηλές θερµοκρασίες (> T m /2).

Χρονοεξαρτηµένη παραµόρφωση: ερπυσµός και ανάκτηση Συσσώρευση παραµόρφωσης ερπυσµού µε τον χρόνο υπό σταθερό φορτίο και µερική ανάκτηση µετάτηναφαίρεσητουφορτίου.

Κρυσταλλικάυλικά Μικροσκοπικοί µηχανισµοί ερπυσµού: Στακρυσταλλικάστερεά (µέταλλακαικεραµικά): διάχυση των ατελειών: Αυθόρµητος σχηµατισµός ατελειών κενής θέσης/οπών ευνοείται στα όρια των κόκκων που είναι κάθετα στην εφαρµοζόµενη τάση, ενώ δεν ευνοούνται στα παράλληλα όρια στην εφαρµοζόµενη τάση. Έτσι έχουµε µια ανοµοιόµορφη κατανοµή οπών που διαχέονται από τις περιοχές υψηλής συγκέντρωσης στις περοχές χαµηλής συγκέντρωσης. Αυτό σηµαίνει οτί άτοµα µετακινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Το συνολικό αποτέλεσµα είναι η αλλαγή σχήµατος των κόκκων και άρα η µακροσκοπική παραµόρφωση ερπυσµού. Ειδικές µετακινήσεις εξαρµόσεων που µπορούν να διασχίσουν εµπόδια µε τον χρόνο Ολίσθηση των ορίων των κρυσταλλιτών Εµφάνιση κοιλοτήτων στα όρια των κόκκων ΟΕρπυσµόςγίνεταιπάραπολύσηµαντικόςστιςυψηλέςθερµοκρασίες: 0.3 0.6 Τ m

Άµορφα υλικά Στα µη κρυσταλλικά υλικά (γυαλιά και πολυµερή): ΙξώδηςροήσεθερµοκρασίεςΤ g <Τ<Τ m, οιµοριακέςαλυσίδεςγλυστράνε µεταξύτουςµετοχρόνο σεθερµοκρασίεςτ ~Τ g, πολυπλοκότερεςµοριακέςδιεργασίεςσυµβαίνουν µεταξύ τµηµάτων των αλυσίδων και εµπόδια στην ολίσθηση των αλυσίδων εµφανίζονται. Σ αυτή την περίπτωση ένα µεγάλο µέρος της παραµόρφωσης ερπυσµού µπορεί να αποκατασταθεί σταδιακά µετά την αφαίρεση του φορτίου (αποκατάσταση) Ο ερπυσµός είναι πολύ σηµαντικό µειονέκτηµα των πολυµερών πάνω από τοτg 100 200 ο C (τιµέςτηςθερµοκασίαςυαλώδουςµετάπτωσηςγιατα κοινά πολυµερή).