Ποιος τύπος ελαττώματος μπορεί να προκύψει όταν θερμαίνεται ένα στερεό;

Όταν θερμαίνεται ένα στερεό, μπορούν να προκύψουν διάφορα είδη ελαττωμάτων. Εδώ είναι μερικά από τα πιο συνηθισμένα:

ελαττώματα σημείου:

* κενές θέσεις: Αυτές είναι κενές θέσεις πλέγματος όπου λείπει ένα άτομο. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, τα άτομα έχουν περισσότερη ενέργεια και δονείται πιο έντονα, αυξάνοντας την πιθανότητα ενός ατόμου που αφήνει τη θέση του στο πλέγμα και δημιουργώντας μια κενή θέση.

* Διεύθυνση: Αυτά είναι άτομα που βρίσκονται σε θέσεις μεταξύ των κανονικών θέσεων πλέγματος. Η θέρμανση μπορεί να προκαλέσει την μετάβαση των ατόμων σε διάμεσες θέσεις, ειδικά εάν το υλικό έχει σχετικά ανοιχτή κρυσταλλική δομή.

* ελαττώματα Frenkel: Αυτό περιλαμβάνει ένα ζεύγος κενών θέσεων. Ένα άτομο αφήνει το σημείο του πλέγματος του για να καταλάβει μια διάμεση θέση. Αυτός ο τύπος ελαττώματος είναι κοινός σε ιονικούς κρυστάλλους.

* ελαττώματα Schottky: Αυτό περιλαμβάνει ένα ζευγάρι κενών θέσεων, ένα κατιόν και ένα ανιόν, σε ένα ιωνικό κρύσταλλο.

ελαττώματα γραμμής:

* Εξάρτηση: Αυτά είναι γραμμικά ελαττώματα στο κρυσταλλικό πλέγμα. Μπορούν να είναι εξάρσεις άκρων (όπου εισάγεται ένα επιπλέον μισό επίπεδο ατόμων) ή βιδωτές εξάρσεις (όπου το κρυσταλλικό πλέγμα είναι στριμμένο). Ενώ οι διαταραχές υπάρχουν στα περισσότερα στερεά σε θερμοκρασία δωματίου, η πυκνότητα τους μπορεί να αυξηθεί με θέρμανση λόγω των αυξημένων ατομικών δονήσεων.

Επιφανειακά ελαττώματα:

* Όρια κόκκων: Αυτές είναι διεπαφές μεταξύ διαφορετικών κρυσταλλικών προσανατολισμών σε ένα πολυκρυσταλλικό υλικό. Ενώ τα όρια των κόκκων είναι ήδη παρόντα, τα χαρακτηριστικά τους μπορούν να επηρεαστούν από τη θέρμανση. Για παράδειγμα, μπορεί να εμφανιστεί ανάπτυξη σιτηρών όταν οι μικρότεροι κόκκοι συγχωνεύονται σε μεγαλύτερες.

Άλλα ελαττώματα:

* Σφάλματα στοίβαξης: Αυτά είναι ελαττώματα στην ακολουθία στοίβαξης ατομικών στρωμάτων στο κρυσταλλικό πλέγμα. Ενώ τα σφάλματα στοίβαξης μπορούν να σχηματιστούν σε θερμοκρασία δωματίου, η πυκνότητα τους μπορεί να αυξηθεί με τη θέρμανση.

* Δίδυμα: Αυτές είναι περιοχές του κρυστάλλου που είναι εικόνες καθρέφτη μεταξύ τους. Τα δίδυμα όρια μπορούν να δημιουργηθούν ή να τροποποιηθούν με θέρμανση.

Οι συγκεκριμένοι τύποι ελαττωμάτων που προκύπτουν όταν ένα στερεό θερμαίνεται εξαρτάται από το ίδιο το υλικό, τη θερμοκρασία και τις συνθήκες θέρμανσης. Για παράδειγμα, η θέρμανση ενός κεραμικού υλικού μπορεί να οδηγήσει σε περισσότερες κενές θέσεις και διάμεσες, ενώ η θέρμανση ενός μετάλλου μπορεί να οδηγήσει σε περισσότερες εξάρσεις.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα ελαττώματα δεν είναι πάντα αρνητικά. Μπορούν μερικές φορές να βελτιώσουν τις ιδιότητες ενός υλικού, όπως η δύναμη ή η αγωγιμότητά του. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, τα ελαττώματα μπορούν επίσης να οδηγήσουν σε υποβάθμιση των ιδιοτήτων του υλικού.