TUGAS IV

CACAT KRISTAL DAN DISLOKASI

DI SUSUN OLEH:

SYAMSUL HUDA/ 421103980

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS 17 AGUSTUS 1945 SURABAYA

2013

1

BAB I

CACAT KRISTAL

1.1 Pengertian kristal

Kristal adalah suatu padatan yang atom, molekul, atau ion penyusunnya terkemas

secara teratur dan polanya berulang melebar secara tiga dimensi. Secara umum, zat cair

membentuk kristal ketika mengalami proses pemadatan. Pada kondisi ideal, hasilnya bisa

berupa kristal tunggal, yang semua atom-atom dalam padatannya "terpasang" pada kisi atau

struktur kristal yang sama, tapi secara umum kebanyakan kristal terbentuk secara simultan

sehingga menghasilkan padatan polikristalin. Misalnya, kebanyakan logam yang kita temui

sehari-hari merupakan polikristal. Struktur kristal mana yang akan terbentuk dari suatu cairan

tergantung pada kimia cairannya sendiri, kondisi ketika terjadi pemadatan, dan tekanan

ambien. Kristal terbentuk karena proses kristalisasi. Pengertian kristalisasi sendiri yaitu proses

pembentukan kristal yang terjadi pada saat pembekuan, perubahan dari fasa cair ke fasa padat.

Jika ditinjau dari mekanismenya, kristalisasi terjadi melalui 2 tahap:

1. Tahapan Nucleation (pembentukan inti)

2. Tahapan Crystal Growth (Pertumbuhan Kristal)

Gambar 1.1 Kristal Insulin

Secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut :

Dalam keadaaan cair, atom-atom tidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah

bergerak) dan mempunyai temperature yang relatip tinggi serta atom-atomnya memiliki

energi yang cukup banyak sehingga mudah bergerak dan tidak ada pengaturan letak atom

relatip terhadap atom lainnya. Dengan semakin turunnya temperature maka energy atom akan

semakin rendah dan semakin sulit bergerak sehingga atom-atom ini mulai mencari atau

mengatur kedudukan relatip terhadap atom lainnya dan mulai membentuk lattice. Proses ini

2

terjadi pada temperature yang relatip lebih dingin dimana sekelompok atom menyusun diri

membentuk inti Kristal. Inti-inti ini akan menjadi pusat dari proses kristalisasi selanjutnya.

Dengan semakin turunnya temperature maka akan semakin banyak atom-atom yang

ikut bergabung dengan inti yang sudah ada ataupun membentuk inti baru. Setiap inti akan

tumbuh dengan menarik atom-atom lainnya dari cairan ataupun dari inti yang tidak sempat

tumbuh, untuk mengisi tempat kosong pada lattice yang akan dibentuk. Pertumbuhan ini

berlangsung dari tempat yang bersuhu dingin ke tempat yang bersuhu panas. Pertumbuhan ini

tidak bergerak lurus saja tetapi mulai membentuk cabang-cabang dan ranting-ranting. Struktur

ini disebut dengan struktur dendritik. Dendrit ini akan terus tumbuh ke segala arah sehingga

cabang-cabang (ranting-ranting) dendrit ini hampir bersentuhan satu dengan lainnya sehingga

sisa cairang yang terakhir akan membeku disela-sela dendrit ini.

Pertemuan antara satu dendrit kristal dengan lainnya dinamakan grain boundary (butir-

butir kristal) yang merupakan bidang yang membatasi antara 2 kristal. Pada grain boundary

ini akan terkandun unsur-unsur ikutan (impurity) yang lebih banyak dan pada grain boundary

ini juga terdapat ketidakteraturan susunan atom (mismatch).

Istilah "kristal" memiliki makna yang sudah ditentukan dalam ilmu material dan fisika

zat padat, dalam kehidupan sehari-hari "kristal" merujuk pada benda padat yang menunjukkan

bentuk geometri tertentu, dan kerap kali sedap di mata. Berbagai bentuk kristal tersebut dapat

ditemukan di alam. Bentuk-bentuk kristal ini bergantung pada jenis ikatan molekuler antara

atom-atom untuk menentukan strukturnya, dan juga keadaan terciptanya kristal tersebut.

Bunga salju, intan, dan garam dapur adalah contoh-contoh kristal.

Susunan yang sempurna ada di keseluruhan material kristal pada skala atom tidaklah

ada. Semua bahan padat mengandung sejumlah besar cacat atau ketaksempurnaan. Beberapa

material kristalin mungkin menunjukkan sifat-sifat elektrik khas, seperti efek feroelektrik atau

efek piezoelektrik. Kebanyakan material kristalin memiliki berbagai jenis cacat kristalografis.

Jenis dan struktur cacat-cacat tersebut dapat berefek besar pada sifat-sifat material tersebut.

3

1.2 Pembentukan Kristal

Adapun cara terbentuknya kristal secara sederhana bahwa dalam keadaaan cair, atom-

atom tidak memiliki susunan yang teratur (selalu mudah bergerak) dan mempunyai

temperature yang relatip tinggi serta atom-atomnya memiliki energi yang cukup banyak

sehingga mudah bergerak dan tidak ada pengaturan letak atom relatif terhadap atom lainnya.

Dengan semakin turunnya temperature maka energy atom akan semakin rendah dan semakin

sulit bergerak sehingga atom-atom ini mulai mencari atau mengatur kedudukan relatip

terhadap atom lainnya dan mulai membentuk lattice. Proses ini terjadi pada temperature yang

relatip lebih dingin dimana sekelompok atom menyusun diri membentuk inti Kristal. Inti-inti

ini akan menjadi pusat dari proses kristalisasi selanjutnya.

Ciri kristal yang sempurna (perfect crystal ) adalah terdapat pengulangan posisi

setimbang atom-atom penyusun kristal. Terdapat berbagai cacat sebagai penyimpangan dari

kristal sempurna, tapi yang akan dibahas hanyalah cacat titik.

1.3 Cacat Kristal

Cacat dapat terjadi karena adanya solidifikasi (pendinginan) ataupun akibat dari luar.

Cacat paling sederhana adalah kehilangan atom pada posisi tertentu dalam kristal (vacancy)

yang sering disebut cacat Schottky. Cacat kristal yang terjadi dalam suatu bahan padat dapat

mempengaruhi sifat fisis tertentu seperti sifat mekanik atau sifat listrik. Cara memodelkan

cacat ini adalah dengan menganggap terjadi perpindahan suatu atom (atau molekul) dari suatu

titik dalam kristal ke permukaan.

Perubahan ini adalah endoterm (tidak disukai) tetap diimbangi oleh penaikan entropi

akibat peningkatan ketakteraturan kristal. Kita gunakan anggapan (1) energi yang diperlukan

untuk memindahkan atom dari kisi ke permukaan adalah “v dan (2) kekosongan yang ada

amatlah jarang sehingga proses ini dianggap “independen”. Dengan asumsi ini, dapat

dituliskan :

4

Dengan n adalah jumlah kekosongan, dan faktor kombinatorial adalah jumlah cara

mendistribusikan kekosongan dalam kristal. Keadaan setimbang adalah keadaan dengan nilai

A(n) minimum, yaitu :

Dimana kita mengabaikan nilai n dibandingkan dengan N. Cacat yang lain yang

dikenal adalah acat Frenkel, dimana kekosongan diimbangi dengan interstisi di tempat lain.

Anggap energi yang dibutuhkan untuk memindahkan atom dari kisi ke interstisi adalah “I , N

adalah jumlah titik dalam kisi dan N0 adalah jumlah titik yang mungkin disisipi.

Dengan cara yang sama (meminimalkan A), kita peroleh:

Secara umum, entropi dapat dituliskan sebagai S = k ln (N; V;E), dengan adalah jumlah

susunan yang mungkin dari suatu sistem.

Angka kesetimbangan vakansi, Nv untuk material tertentu tergantung atas kenaikan

temperatur sesuai dengan persamaan:

dimana N = jumlah total sisi

Qv = energi yang diperlukan untuk membentuk vakansi

T = emperature mutlak, K

k = konstanta Boltzmqan = 1,38 x 10-23 J/atom-K = 8,62 x 10-5

eV/atom-K

5

Gambar 1.3 Cacat Kekosongan (Vacancy) dan Cacat Interstisi

Selain cacat vacancy (kekosongan), salah satu macam cacat titik adalah cacat interstisi

yaitu sebuah atom dari bahan kristal yang berdesakan ke dalam sisi interstisi, yaitu ruang

kosong kecil dimana dalam kondisi normal tidak diisi atom. Pada logam, interstisi diri

mengakibatkan distorsi yang relatif besar di sekitar kisi karena atom interstisi lebih besar dari

ruang interstisi. Karena itu pembentukan cacat ini kemungkinannya kecil, dan juga

konsentrasinya kecil, dimana konsentrasinya jauh lebih kecil dari cacat vakansi.

Cacat tersebut dapat berupa :

1.3.1 Cacat Titik dan Jenis Cacat

1. Cacat kekosongan (Vacancy) yang terjadi karena tidak terisinya suatu posisi atom

pada lattice atau kekosongan sisi kisi, yaitu sisi yang seharusnya ditempati atom,

kehilangan atomnya. Vakansi terbentuk selama proses pembekuan, dan juga

karena getaran atom yang mengakibatkan perpindahan atom dari sisi kisi

normalnya.

2. Interstitial (sisipan) adalah “salah tempat”, posisi yang seharusnya kosong justru

ditempati atom. Interstitial diffusion secara umum lebih cepat daripada vacancy

diffusion karena ikatan dari interstiti terhadap atom-atom sekelilingnya lebih kuat

dan terdapat beberapa posisi interstiti dibandingkan posisi kekosongan dalam hal

berdifusi.

3. Impurity (ketidakmurnian), adanya atom “asing” yang menggantikan tempat yang

seharusnya diisi oleh atom. Impuritas adalah atom asing yang hadir pada material.

Logam murni yang hanya terdiri dari satu jenis atom adalah tidak mungkin.

Impuritas bisa menyebabkan cacat titik pada kristal. Ada paduan dimana atom

impuritas sengaja ditambahkan untuk mendapatkan karakteristik tertentu pada

material seperti untuk meningkatkan kekuatan mekanik atau ketahanan korosi.

6

4. Cacat Schottky dan Frenkel banyak dijumpai pada kristal ionik. Cacat Schottky

adalah berupa kekosongan pada suatu titik kisi bersama-sama dengan cacat

sisipan di permukaan. Sedangkan bila kekosongan berpasangan dengan sisipan di

dalam kristal membentuk cacat Frenkel.

1.3.2 Cacat Bidang

Pada bahan polikristal, zat padat tersusun oleh kristal-kristal kecil yang disebut butir

(grain). Setiap butir dapat berukuran mulai dari nanometer hingga mikrometer. Pada setiap

butir atom-atom tersusun pada arah tertentu, dan arah keteraturan atom ini bervariasi dari satu

butir ke butir lain. Batasan antara 2 buah dimensi dan umumnya memisahkan daerah dari

material yang mempunyai struktur kristal berbeda dan atau arah kristalnya berbeda, misalnya :

Batas Butir (karena bagian batas butir inilah yang membeku paling akhir dan mempunyai

orientasi serta arah atom yang tidak sama. Semakin banyak batas butir maka akan semakin

besar peluang menghentikan dislokasi. Kemudian contoh yang berikutnya adalah Twin (Batas

butir tapi special, maksudnya, antara butiran satu dengan butiran lainnya merupakan

cerminan) dan ini menimbulkan cacat pada daerah batas butir, sehingga disebut cacat batas

butir.

1.3.3 Cacat Ruang

Perubahan bentuk secara permanen disebut dengan Deformasi Plastis, deformasi

plastis terjadi dengan mekanisme :

a. Slip, yaitu : Perubahan dari metallic material oleh pergerakan dari luar sepanjang

Kristal. Bidang slip dan arah slip terjadi pada bidang grafik dan arah atom yang paling

padat karena dia butuh energi yang paling ringan atau kecil. Lihat gambar 1.4

Gambar 1.4. Perubahan dari metallic material oleh pergerakan

7

b. Twinning terjadi bila satu bagian dari butir berubah orientasinya sedemikian rupa

sehingga susunan atom di bagian tersebut akan membentuk simetri dengan bagian

kristal yang lain yang tidak mengalami twinning. Lihat gambar 1.5

Gambar 1.5 Twinning terjadi bila satu bagian dari butir berubah orientasinya.

8

BAB II

DISLOKASI

2.1 Pengertian Dislokasi

Dislokasi adalah suatu pergeseran atau pegerakan atom-atom di dalam sistem kristal

logam akibat tegangan mekanik yang dapat menciptakan deformasi plastis (perubahan

dimensi secara permanen). Pada saat terjadinya deformasi plastis maka melibatkan pergerakan

sejumlah besar dislokasi, sebuah dislokasi sisi bergerak sebagai respons terhadap tegangan

geser yang diterapkan hingga akhirnya menimbulkan deformasi plastis seperti ditunjukan

pada gambaar 1. Dimana sebuah dislokasi berada dibidang A, dan pada saat tegangan geser

diberikan dilokasi pada bidang A dipaksa kekanan kearah bidang B dan seterusnya hingga

akirnya membentuk Kristal yang sempurna. .

Proses dimana deformasi plastis dihasilkan oleh gerakan dislokasi disebut Slip;

bidang kristalografi sepanjang yang melintasi dislokasi garis adalah bidang slip, seperti

ditunjukkan pada Gambar 2.1. Dislokasi bisa mudah bergerak dan juga bisa sulit bergerak.

Misalya pada proses pengerjaan dingin (cold work) terjadi peningkatan dislokasi di dalam

kristal logam sehingga kekuatan logam meningkat, namun keuletan menurun. Pada dasarnya

dislokasi itu ada dua, yaitu dislokasi sisi dan dislokasi ulir namun ada juga dislokasi campuran

yaitu kombinasi antara dislokasi sisi dan dislokasi ulir.

Dalam ilmu material, dislokasi adalah kristalografi cacat, atau ketidakteraturan, dalam

struktur kristal. Teori ini awalnya dikembangkan oleh Vito Volterra pada tahun 1905.

Beberapa jenis dislokasi dapat digambarkan sebagai disebabkan oleh penghentian pesawat

dari atom di tengah-tengah sebuah kristal. Dalam kasus seperti itu, di sekitar pesawat tidak

lurus, tapi tekuk di sekitar tepi menghentikan pesawat sehingga struktur kristal yang tertata

dengan sempurna di kedua sisi. Analogi dengan tumpukan kertas sangat tepat, jika setengah

secarik kertas dimasukkan ke dalam tumpukan kertas, cacat dalam tumpukan hanya terlihat di

pinggir setengah lembar. Ada dua tipe utama: dislokasi tepi dan dislokasi ulir. Mixed

dislokasi penengah antara ini.

9

Gambar 2.1 Ujung Dislokasi ulir dan sisi

Secara matematis, dislokasi adalah jenis topologi cacat, kadang-kadang disebut soliton. Dua

dislokasi berlawanan orientasi, ketika dibawa bersama-sama, dapat membatalkan satu sama

lain (ini adalah proses penghancuran), tetapi satu dislokasi biasanya tidak dapat menghilang

dengan sendirinya.

2.2 Karakteristik Dislokasi dan Macam-Macam Dislokasi

Beberapa karakteristik dislokasi berpengaruh kepada sifat mekanik material . Termasuk

medan regangan yang berada disekitar dislokasi yang akan menentukan mobilitas dislokasi

dan kemampuan untuk bertambahnya dislokasi. Jika logam mengalami deformasi , 5% energi

deformasi tetap berada pada material , sisanya menjadi panas. Sebagian besar energi yang

disimpan tersebut berupa energi regangan dan berada disekitar dislokasi . Energi regangan

berupa: tekan , tarik dan geser. Jenis dislokasi ditentukan oleh orientasi garis dislokasi dan

Vektor Burgers :

– Saling tegak lurus maka dislokasi tepi

– Sejajar maka dislokasi sekrup

Arah Vektor Burgers pada logam = arah kristalografi terpadat.

Besar Vektor Burgers = jarak antar atom

10

2.2.1 Dislokasi Geometri

Gambar 2.3 Crystal Kisi-Kisi Menunjukkan Atom dan Pesawat

Dua jenis utama dislokasi adalah tepi dan sekrup. Dislokasi ditemukan dalam

bahan nyata biasanya dicampur, yang berarti bahwa mereka memiliki

karakteristik dari keduanya. Sebuah bahan kristal terdiri dari atom array biasa,

disusun dalam bidang kisi.

Gambar 2.4 Skema Diagram (kisi pesawat) menunjukkan dislokasi sisi. Vektor

Burgers hitam, garis dislokasi dengan warna biru.

2.2.2 Dislokasi Sisi

Sebuah dislokasi sisi merupakan suatu cacat di mana setengah ekstra

bidang atom diperkenalkan pertengahan jalan melalui kristal, distorsi pesawat

dekat atom. Bila kekuatan yang cukup diberikan dari satu sisi struktur kristal,

pesawat tambahan ini melewati atom pesawat pecah dan bergabung dengan ikatan

bersama mereka sampai mencapai batas butir. Sebuah diagram skematik

sederhana seperti pesawat atom dapat digunakan untuk menggambarkan cacat kisi

seperti dislokasi. Dislokasi memiliki dua sifat, garis arah, yang merupakan arah

berjalan sepanjang dasar setengah ekstra pesawat, dan vektor Burgers yang

11

menggambarkan besar dan arah distorsi ke kisi. Dalam sebuah dislokasi tepi,

Burgers vektor tegak lurus terhadap arah garis.

Tekanan yang disebabkan oleh dislokasi sisi sangat kompleks karena asimetri

yang terkandung di dalamnya. Tegangan tersebut dijelaskan oleh tiga persamaan:

di mana:

μ = modulus geser dari bahan

b = adalah vektor Burgers

ν = adalah rasio Poisson

x dan y = koordinat

Persamaan ini menyarankan halter berorientasi vertikal tegangan yang

mengelilingi dislokasi, dengan kompresi yang dialami oleh atom dekat ekstra

pesawat, dan ketegangan yang dialami oleh orang-atom dekat hilang pesawat.

2.2.3 Dislokasi Ulir

Gambar 2.5 Kanan Bawah Menunjukkan Dislokasi Ulir

12

Gambar 2.6 Skema Diagram (kisi pesawat) menunjukkan Dislokasi Ulir

Sebuah dislokasi ulir jauh lebih sulit untuk memvisualisasikan. Bayangkan

memotong kristal sepanjang pesawat dan tergelincir satu setengah melintasi kisi

lain dengan sebuah vektor, yang setengah-setengah akan cocok kembali bersama-

sama tanpa meninggalkan cacat. Jika hanya pergi bagian memotong jalan melalui

kristal, dan kemudian tergelincir, batas dari memotong adalah dislokasi ulir. Ini

terdiri dari sebuah struktur di mana heliks dilacak di sekitar jalan adalah cacat

linear (garis dislokasi) oleh pesawat atom dalam kisi kristal (Gambar 2.6).

Mungkin analogi yang paling dekat adalah spiraliris ham. Dislokasi ulir murni,

vektor Burgers sejajar dengan garis arah.

Meskipun kesulitan dalam visualisasi, tekanan yang disebabkan oleh dislokasi ulir

kurang kompleks daripada sebuah dislokasi sisi. Tegangan tersebut hanya perlu

satu persamaan, seperti simetri memungkinkan hanya satu koordinat radial untuk

digunakan:

di mana:

μ = modulus geser dari bahan

b = adalah vektor Burgers

r = koordinat

Persamaan ini menunjukkan silinder panjang stres yang memancar keluar

dari silinder dan menurun dengan jarak. Model sederhana ini menghasilkan nilai

yang tak terhingga untuk inti dislokasi pada r = 0 dan sehingga hanya berlaku

untuk menekankan di luar inti dislokasi.

13

2.2.4 Dislokasi Campuran

Dalam banyak bahan, dislokasi dapat ditemukan di mana garis arah dan

Burgers vektor yang tidak tegak lurus atau paralel dan dislokasi ini disebut

dislokasi campuran, yang terdiri dari karakter ulir dan karakter tepi.

Gambar 2.7 Skema Diagram menunjukkan Dislokasi campuran

^: arah tegangan geser tegak lurus garis dislokasi maka gerak dislokasi

sejajar tegangan geser

:tegangan geser searah garis dislokasi maka gerak dislokasi tegak lurus

tegangan geser

Dislokasi campuran : arah gerak garis dislokasi tidak // ataupun tegak lurus arah

tegangan geser

2.3 Sumber Dislokasi

Kerapatan dislokasi dalam suatu material dapat ditingkatkan oleh deformasi plastik

oleh hubungan berikut:

Karena kerapatan dislokasi meningkat dengan deformasi plastik, sebuah mekanisme

untuk menciptakan dislokasi harus diaktifkan dalam materi. Tiga mekanisme untuk

pembentukan dislokasi dibentuk oleh homogen nukleasi, inisiasi batas butir, dan interface kisi

dan permukaan, presipitat, tersebar fase, atau memperkuat serat.

Penciptaan dislokasi oleh nukleasi homogen adalah hasil dari pecahnya ikatan atom sepanjang

garis dalam kisi. Sebuah pesawat dalam kisi dicukur, sehingga dihadapi setengah pesawat

atau dislokasi. Dislokasi ini menjauh antara yang satu dan lainnya melalui kisi. Dalam

homogen nukleasi bentuk kristal dislokasi dari sempurna dan melewati simultan dari banyak

ikatan, energi yang diperlukan untuk nukleasi homogen tinggi. Misalnya stres diperlukan

untuk homogen nukleasi tembaga

14

,

Di mana:

G = modulus geser tembaga (46 GPa)

= stres 3,4 Gpa

Oleh karena itu, dalam deformasi konvensional homogen nukleasi memerlukan

terkonsentrasi stres, dan sangat tidak mungkin. Batas butir inisiasi dan antarmuka interaksi

yang lebih umum sumber dislokasi.

Langkah-langkah dan tepian di batas butir merupakan sumber penting dislokasi pada

tahap awal deformasi plastik, permukaan kristal dapat menghasilkan dislokasi di dalam

kristal. Karena langkah-langkah kecil di permukaan kristal, stres di daerah tertentu di

permukaan jauh lebih besar daripada rata-rata stres dalam kisi. Dislokasi kemudian

disebarkan ke kisi dengan cara yang sama seperti dalam batas butir inisiasi. Dalam

monocrystals, mayoritas dislokasi terbentuk di permukaan. Kerapatan dislokasi 200

mikrometer ke permukaan material, telah terbukti menjadi enam kali lebih tinggi daripada

kepadatan dalam massal. Namun, dalam bahan polikristalin sumber permukaan tidak dapat

memiliki pengaruh yang besar karena sebagian besar butir tidak berhubungan dengan

permukaan.

Batas antara logam dan oksida dapat sangat meningkatkan jumlah dislokasi yang

terjadi. Lapisan oksida menempatkan permukaan logam dalam ketegangan karena memeras

atom oksigen ke dalam kisi, dan atom oksigen di bawah kompresi. Hal ini sangat

meningkatkan tekanan pada permukaan logam dan akibatnya jumlah dislokasi terbentuk pada

permukaan. Tekanan yang dihasilkan oleh sumber dislokasi dapat divisualisasikan dengan

photoelasticity dalam Lif iradiasi gamma-kristal tunggal. Tegangan tarik sepanjang bidang

luncur merah. Stres kompresi hijau gelap.

2.4 Dislokasi Terpeleset dan Plastisitas

Salah satu tantangan dalam ilmu material adalah untuk menjelaskan plastisitas dalam

istilah mikroskopis. Sebuah usaha untuk menghitung tegangan geser pada bidang yang atom

tetangga dapat melewati satu sama lain dalam kristal yang sempurna menunjukkan bahwa,

untuk bahan dengan modulus geser G, kekuatan geser τ m diberikan kira-kira oleh:

15

Modulus geser = 20.000-150.000 MPa,

Tegangan geser = 0,5-10 Mpa

Pada tahun 1934, Egon Orowan, Michael Polanyi dan GI Taylor, secara simultan

menyadari bahwa deformasi plastis dapat dijelaskan dalam kerangka teori dislokasi. Dislokasi

dapat bergerak jika atom dari salah satu pesawat sekitar melanggar obligasi dan rebond

dengan atom di tepi terminating. Akibatnya, pesawat setengah atom bergerak dalam

menanggapi tegangan geser dengan melanggar dan mereformasi garis obligasi, pada satu

waktu.

Energi yang dibutuhkan untuk memecahkan ikatan tunggal kurang dari yang

dibutuhkan untuk memutuskan semua ikatan pada seluruh bidang atom sekaligus. Bahkan

model sederhana ini gaya yang dibutuhkan untuk memindahkan dislokasi plastisitas

menunjukkan bahwa mungkin pada tegangan jauh lebih rendah dibandingkan dengan kristal

yang sempurna. Dalam banyak bahan, terutama bahan ulet, dislokasi adalah pembawa

deformasi plastik, dan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan kurang dari energi yang

dibutuhkan untuk patah tulang material. Dislokasi menimbulkan sifat lunak karakteristik

logam.

Ketika logam menjadi sasaran untuk bekerja dingin (deformasi pada suhu yang relatif

rendah dibandingkan dengan bahan temperatur leleh absolut, T m, yaitu biasanya kurang dari

0,3 T m) meningkatkan kerapatan dislokasi akibat pembentukan dislokasi baru dan dislokasi

perkalian. Akibatnya meningkatkan ketegangan tumpang tindih antara bidang dislokasi yang

berdekatan secara bertahap meningkatkan ketahanan terhadap gerakan dislokasi lebih lanjut.

Ini menyebabkan pengerasan logam sebagai deformasi kemajuan. Efek ini dikenal sebagai

pengerasan regangan. Kusut dislokasi ditemukan pada tahap awal deformasi dan muncul

sebagai non batas-batas yang terdefinisi dengan baik. Proses dinamis pemulihan pada

akhirnya mengarah pada pembentukan struktur selular yang berisi batas-batas dengan salah

orientasi lebih rendah dari 15°. Selain itu, menjepit menambahkan poin yang menghambat

gerak dislokasi, seperti elemen paduan, dapat memperkenalkan bidang stres yang pada

akhirnya memperkuat materi dengan mengharuskan tegangan yang lebih tinggi untuk

mengatasi stres dan terus menjepit pergerakan dislokasi.

16

Efek pengerasan regangan oleh akumulasi dislokasi dan struktur gandum terbentuk

pada tekanan tinggi dapat dihilangkan dengan perlakuan panas yang tepat (anil) yang

mendorong pemulihan dan selanjutnya recrystallisation material.

Gabungan teknik pemrosesan pekerjaan pengerasan dan anil memungkinkan untuk

mengontrol kerapatan dislokasi, dislokasi derajat keterlibatan, dan akhirnya kekuatan luluh

material.

2.5 Dislokasi Memanjat

Dislokasi dapat menyelinap dalam bidang yang mengandung dislokasi dan Burgers

Vector. Untuk dislokasi ulir, dislokasi dan vektor Burgers sejajar, sehingga dislokasi mungkin

akan terpeleset di setiap bidang yang mengandung dislokasi. Untuk dislokasi sisi, dislokasi

dan vektor Burgers tegak lurus, sehingga hanya ada satu pesawat di mana dislokasi dapat

tergelincir.

Ada mekanisme alternatif gerakan dislokasi, yang secara fundamental berbeda dari

slip, yang memungkinkan sebuah dislokasi tepi untuk bergerak keluar dari slip, yang dikenal

sebagai memanjat dislokasi. Memanjat memungkinkan dislokasi dislokasi sisi untuk bergerak

tegak lurus pada bidang slip. Kekuatan pendorong untuk mendaki dislokasi adalah gerakan

kekosongan melalui kisi-kisi kristal. Jika kekosongan bergerak di samping batas bidang

tambahan setengah atom yang membentuk dislokasi sisi, atom dalam pesawat setengah

terdekat dengan kekosongan dapat melompat dan mengisi kekosongan. Pergeseran atom ini

bergerak kekosongan sesuai dengan bidang setengah atom, menyebabkan pergeseran, atau

mendaki positif dari dislokasi. Proses kekosongan terserap di batas setengah bidang atom,

bukan diciptakan, dikenal sebagai memanjat negatif. Sejak dislokasi memanjat hasil dari

masing-masing atom melompat ke kekosongan, memanjat terjadi pada diameter atom tunggal

bertahap.

Selama memanjat positif, kristal menyusut dalam arah tegak lurus terhadap bidang

tambahan setengah atom atom karena dikeluarkan dari setengah pesawat. Sejak negatif

memanjat melibatkan penambahan atom untuk setengah pesawat, kristal tumbuh dalam arah

tegak lurus terhadap pesawat setengah. Oleh karena itu, kompresi stres dalam arah tegak lurus

terhadap pesawat setengah mempromosikan memanjat positif, sedangkan tegangan tarik

mempromosikan memanjat negatif. Ini adalah salah satu perbedaan utama antara slip dan

memanjat, karena slip hanya disebabkan oleh tegangan geser.

17

Salah satu perbedaan tambahan antara dislokasi slip dan memanjat adalah temperatur

ketergantungan. Memanjat terjadi jauh lebih cepat pada temperatur tinggi daripada suhu

rendah akibat kenaikan kekosongan gerak. Slip, di sisi lain, hanya memiliki sedikit

ketergantungan pada suhu

18