บทที่ 4 โครงสร้างวัสดุ.

งานนำเสนอเรื่อง: "บทที่ 4 โครงสร้างวัสดุ."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 บทที่ 4 โครงสร้างวัสดุ

2 ความไม่สมบูรณ์ผลึก 0 มิติ : ความบกพร่องแบบจุด (point defect)
1 มิติ : ความบกพร่องแบบเส้น (dislocation) 2 มิติ : ความบกพร่องที่รวมทั้งพื้นผิวภายนอกและขอบเกรนภายใน และยังรวมถึงความบกพร่องขนาดใหญ่ เช่น ฟองอากาศ รอยแตก และการเกาะกลุ่มของสารเจือปน

3 ความบกพร่องในลักษณะจุด (Point Defect) ความบกพร่องในลักษณะจุดนั้น เกิดขึ้นเนื่องจากสาเหตุที่สำคัญดังนี้ 1. อนุภาคหายไปจากตำแหน่งที่ควรมี จึงมีที่ว่างเกิดขึ้น เรียกว่าจุดว่าง (Vacancy) 2. มีอนุภาคชนิดอื่นเข้าไปแทรกอยู่ในตำแหน่งที่ควรเป็นที่ ว่าง (Interstitial Impurity Atom) 3. อนุภาคชนิดอื่นเข้าไปอยู่แทนที่อนุภาคเดิม (Substitutional Impurity Atom)

4 Point Defect : Vacancy เป็นความบกพร่องที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอะตอม (vacancy) เมื่อได้รับพลังงานจากการเผาในกระบวนการผลิต vacancy : เกิดขึ้นเมื่ออะตอมหายไปจากตำแหน่งปกติ มักจะเกิดขึ้นเมื่อผลึกอยู่ในระหว่างการแข็งตัว (solidification) ที่อุณหภูมิสูง ที่อุณหภูมิห้อง จะพบ vacancy น้อย และจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น โดยเพิ่มขึ้นแบบ exponential

5 nv = จำนวน vacancy/m3 n = จำนวน lattice point/m3 Q = พลังงานที่ใช้ในการสร้าง vacancy (J/mol) R = gas constance = J/mol/K T = Temperature (K) ที่ thermal energy ใกล้เคียงกับ Tm จะทำให้เกิด vacancy 1 vacancy per 1000 lattice point

6 Point Defect : Interstitial Defect
เกิดเมื่อมี extra atom เข้าไปแทรกอยู่ใน lattice structure Interstitial atom < atom located at lattice point และ > interstitial site ที่มันเข้าไปอยู่ ซึ่งจะทำให้ lattice ที่อยู่รอบๆ นั้น ถูกอัดและบิดเบี้ยวไป

7 Point Defect : Substitutional Defect
เกิดเมื่ออะตอมถูกแทนที่ด้วยอะตอมอื่น อยู่ในตำแหน่งเดิม ซึ่งอาจจะมีขนาดใหญ่กว่าอะตอมใน lattice ซึ่งจะทำให้อะตอมรอบๆ ถูกอัด หรือ อาจจะมีขนาดเล็กกว่า ซึ่งจะทำให้อะตอมรอบๆ ถูกดึง ซึ่งการเกิดแบบนี้จะเป็นการรบกวนอะตอมรอบๆ ส่วนใหญ่จะเกิดจากสิ่งเจือปน (impurities)

8 Interstitialcy Defect
เกิดเมื่ออะตอมที่เหมือนกัน (อยู่ในตำแหน่งปกติของ lattice point) ไปอยู่ในตำแหน่ง interstitial position เป็น defect ที่พบบ่อยใน lattice ที่มี low packing factor ความบกพร่องแบบนี้เป็นความบกพร่องที่เกิดจากอิออนเข้าไปอยู่ผิดที่โดยไปแทรกอยู่กับอิออนอื่น ซึ่งไม่ได้อยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องแต่ไป เบียดอยู่กับ อิออนอื่น เป็นเหตุให้ตำแหน่งของอิออนในผลึกบางส่วนบิดเบี้ยวไปจากรูปเดิม ความบกพร่องของผลึกแบบนี้เกิดขึ้นได้ง่ายมาก โดยเฉพาะอิออนของโลหะหรือเกิดจากผลึกของ ธาตุบางชนิดที่ไม่นำไฟฟ้า แต่เมื่อมีธาตุอื่น เป็นสารปลอมปนอยู่ด้วยกลับทำให้มีสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ (Semiconductor) ได้

9 ความบกพร่องแบบเฟรนเคล (Frenkel Defect)
Frenkel defect : พบเมื่อ อิออนกระโดดจาก normal lattice point ไปยังตำแหน่ง interstitial site ซึ่งทำให้เกิด vacancy

10 ความบกพร่องแบบชอตต์กี (Schottky Defect)
ความบกพร่องแบบนี้เป็นความไม่สมบูรณ์ที่เกิดจากอนุภาคที่เป็นอิออน บวกและอิออนลบหายไป เป็นจำนวนเท่า ๆ กัน ความไม่สมบูรณ์แบบ นี้ไม่ได้ทำให้อำนาจไฟฟ้าเกิดการเปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด Schottky defect : พบในวัสดุที่ฟอร์มพันธะแบบอิออนิก โดยที่มี anion & cation หายไปจาก lattice เพื่อให้เกิด electrical neutrality มักจะพบในเซรามิก

11

12 Dislocation เป็น linear imperfection มักจะเกิดในผลึกในขณะทีเกิด solidification ของวัสดุ หรือเมื่อวัสดุมีการเปลี่ยนรูป เกิดในวัสดุทุกชนิด มี 2 แบบ

13 Screw Dislocation ข้อบกพร่องเชิงเส้นของผลึกซึ่งมีเบอร์เกอร์สเวกเตอร์ขนานกับแนวเส้นของดิสโลเคชัน

14 Edge Dislocation

15 http://courses. eas. ualberta. ca/eas421/diagramspublic/bergerslarge

16

17 ทิศทางที่ dislocation ขยับไป = slip direction ซึ่งเป็นทิศทางของ Burgers vector ของ Edge dislocations

18

19 Surface defect http://www.scielo.br/img/revistas/mr/v6n2/16034f4.gif