عيوب بلورية
العيوب البلورية من المعلوم حتى معظم المواد الصلبة هي مواد متبلورة لكن في الحقيقة لا وجود لبلورة مثالية في الطبيعة فكل بلورة لها عيوب وإن كانت قليلة والعيب البلوري بالنسبة للمواد الصلبة هواختلال في استمرارية هجريب الذرات وذلك لعدة عوامل منها الحرارة.
أنواع البلورات
- البلورة المثالية تمتاز بكون مجاميع التماثل تعيد نفسها عند فواصل أوفسح متساوية وتمثل على الورق فقط.
- البلورة الحقيقية أيضا تمتاز بصفتة الدورية المنتضمة الثلاثية الأبعاد وتعيد نفسها ولكنها واقعية أي فيها عيوب إلى حد ما ومن البلورات الحقيقية البلورة الأحادية والبلورة متعددة التبلور.
أنواع العيوب البلورية
لا شيء في عالمنا سليم تماماً. لا توجد مادة بلورية في الطبيعة إلا وتحوي قليلاً من العيوب الإنشائية، كما أنه لا يمكن الحصول على أي مادة دون شوائب. تعيق الذرات الشائبة عملية الانتظام الإنشائي للمادة الحقيقية النقية.
العيوب النقطية
إن أبسط أنواع العيوب هوالعيوب النقطية المتمثلة في ضياع ذرة (شاغر) كنتيجة حتمية لاهتزاز الذرة بسبب الحرارة، مما يزيد من عملية الانتشار في الحالة الصلبة والتي تحدث وفق آلية حركة العيوب النقطية. تلعب العيوب النقطية أوالانخلاعات دوراً هاماً في التشوه الميكانيكي للمواد البلورية. وهي تعبير عن انحراف أواختلال في مسقط ذرة, وإما حتى تكون على شكل فراغ أوذرة إضافية.
- عيب الفراغ: تعبير عن حيز لذرة مفقودة ضمن الترتيب المتظم للشبيكة ويحدث كنتيجة للانحناء البلوري وذلك بسبب التذبذب الحراري.
- الذرات الإضافية: هووجود ذرة إضافية داخل البنية البلورية وتسمى الشوائب وتكون على نوعين الذرات الاستبدالية التي تحل محل أحد مواقع الذرات الأصلية والذرات البينية التي تشغل حيز ما بين الذرات الأصلية وربا تكون من نفس النوع أوقد تكون ذرة شائبة.
- عيب شوتكي: هوعيب نقطي يحدث عندما تهاجر ذرة ما مسقطها في الشبيكة وتستقر عند سطح البلورة ويحدث هذا بمراحل متعاقبة.
- عيب فرنكل: هوحتى تزال ذرة من مكانها في الشبيكة البلورية وتقحم في مسقط بيني ويتضمن زوجاً من العيوب خلق فجوة أوثغرةوذرة إضافية داخل البنية البلورية.
العيوب الخطية
إن العيوب النقطية هي تعبير عن نواقص بنيوية تنتج عن التحريض الحراري، وهي ذات بعد صفري. إذا العيوب الخطية ذات البعد الواحد مرتبطة أساساً بالانفعالات الميكانيكية. تسمى هذه العيوب بالانخلاعات (Dislocation) وتحدث نتيجة خلل في صف تام من البلورات. يرمز للانخلاع عادة برمز التعامد والذي يشير على نهاية نصف مستوي زائد من الذرات. يقود مثل هذا الترتيب إلى تعبير كمي يسمى شعاع بيركر. هذا البارامتر هوشعاع الانتنطق اللازم لفلق عروة متدرجة حول العيب.
عند الانتنطق وفق عروة متدرجة m x n ذرة في البلورة التامة ستنطبق نقطة النهاية مع نقطة البداية. أما في حدود الانخلاع ستخفق نفس العروة المتدرجة في الانغلاق.
من أنواع الانخلاعات:
- الانخلاع الحَافّي: عندماقد يكون أحد المستويات البورية غير مستمر حتى نهاية المستوي أي تكون هناك حدود حافة في جزء من المستوي.
- الأنخلاع اللولبي: الذي يشتق اسمه من التوضع الحلزوني للمستويات البلورية حول خط الانخلاع، وهوصف من الذرات لمستوي حول مسار لولبي ويكون متجه بيركر موازياً لخط الانخلاع.
- الانخلاع المختلط : ويتميز بالخواص اللولبية والخطية.
يصعب حصول الانفعالات اللدنة في المادة دون وجود الانخلاعات. ووفقاً لفرانكل فإن الإجهاد الميكانيكي اللازم لتشويه البلورة التامة يعبر عنه بانزلاق مستوٍ من الذرات على المستوي الآخر المجاور.
العيوب السطحية
تمثل العيوب السطحية الحدود ما بين المناطق البلورية التامة تقريباً والمناطق المحيطة بها. يشهجر في تكوين هذا النوع من العيوب ذرات مستوي بلوري تام حيث يضطرب الهجريب البلوري النموذجي عندما تمتد هذه العيوب في بعدين لتكون سطوحاً داخل البلورة.
توجد العيوب النقطية والخطية داخل المواد، لكننا نتعامل مع مقدار محدود من المادة داخل سطح محدد يحوي عيوباً متنوعة من حيث ترتيب البلورات وتراصها. وأهم هذه العيوب:
- حدود التوأمة وهي الحدود التي تفصل بين منطقتين بلوريتين وتكون الواحدة انعكاساً للأخرى حيث تنتج هذه الحدود بسبب الانفعالات أوبسبب عمليات المعالجة الحرارية.
- حدود الحبيبات هي المناطق بين بلورتين متجاورتين. غالباً ما تتقابل الحبيبات وفق أشكال متباينة الاتجاه. إذا البنية البلورية الحبيبية هي السمة السائدة في الكثير من المواد الهندسية. تؤثر هذه البنية على الكثير من خواص المواد. من المهم فهم بنية حدود الحبيبات التي تعتمد لدرجة كبيرة على التوضع النسبي للحبيبات المتجاورة.
تصادف حدود الحبيبات المائلة التي تنتج عن ميل حبيبتين متجاورتين الواحدة بالنسبة للأخرى بعدة درجات. تكون هذه الحدود محاطة ومعزولة بعدة انخلاعات طرفية. تضم معظم حدود الحبيبات عدداً من الحبيبات المتجاورة ذات التوضع وفق زوايا متباينة.
