Bir kristal yapı, sahip olduğu bir düzlemin iki tarafında simetrik iki farklı yönelim gösteriyorsa, bu durumu kristal ikizlenmesi (İngilizce: twinning) olarak adlandırıyoruz.
Not: Bu içeriği genişletilmiş haliyle video olarak da izleyebilirsiniz. Dersler başlığı altındaki Temel Malzeme Dersleri video listesine göz atmak için resme tıklayın.
Bir kristal yapının ikizlendiğini söyleyebilmemiz için iki koşulun sağlanması gerekiyor. Öncelikle, kristalin farklı yönelime sahip iki tarafının, ortak kafes noktalarını paylaştıkları, ikiz düzlemi adı verilen ortak bir düzlemde birleşmeleri gerekiyor. İkinci olarak da, bu ortak düzlemin iki tarafındaki atomların, aynadan yansıyan görüntü misali kusursuz bir simetri içinde düzenlenmeleri gerekiyor.
Kristal yapılar üç farklı şekilde; kristal oluşumu esnasında, mekanik kuvvet uygulanmasıyla, ya da tavlama işlemi sırasında ikizlenebiliyor.
Kristal büyürken oluşan ikizlenmelere büyüme ikizi adını veriyoruz. Kristal yapı oluşurken, bir nedenden dolayı kristalin büyüme yönü değişim gösterebiliyor. Eğer kristal yapının bu yön değiştiren kısmı, daha önce oluşan kısımla ortak kafes noktalarını paylaşabilecekleri bir düzlemden başlayarak farklı bir yöne doğru büyüyebilirse, kristal yapı o düzlem üzerinde ikizlenmiş oluyor. Aşağıdaki resimde büyürken ikizlenmiş bir pirit (FeS2) kristali gösteriliyor.
Resim: Vassil (Kamu malına aktarılmış resim – telif hakkı bulunmuyor.)
Kristaller bir miktar mekanik yüke maruz kaldıklarında da ikizlenebiliyorlar. Önceki konularda, malzemelerin kalıcı olarak şekil değiştirebilmeleri için kristal yapıdaki atom kümelerinin dislokasyon işleyişi ile hareket etmeleri gerektiğinden bahsetmiştik. Dislokasyon işleyişinin gerçekleşmesinin zor olduğu bazı durumlarda, malzemelerin uygulanan yük karşısında şekil değiştirebilmek için ikizlenme yoluna gittiklerini de gözlemleyebiliyoruz.
Mekanik ikizlenmenin nasıl gerçekleştiğini yukarıdaki resim üzerinden tarif etmeye çalışalım. Kristal üzerine bir miktar kesme kuvveti uygulandığında, eğer bu kuvvet belli bir seviyenin üzerindeyse, uygulanan kuvvete paralel konumlanan bir düzlem üzerindeki atomlar, düzlemin iki tarafı simetrik olacak şekilde konum değiştirebiliyorlar. Bu işlem gerçekleşirken, ikiz düzleminin üzerinde yer alan atom kümesi, dislokasyon hareketinde tarif edildiği gibi teker teker düzlemlerin yer değiştirmesiyle değil, toplu şekilde hareket ederek, bir anda konum değiştiriyor.Bu konum değişimi sonrasında kristal yapıda herhangi bir yapısal değişim gözlemlemiyoruz; yani, kübik yapıdan hegzagonal yapıya geçiş gibi bir değişim değil burada söz konusu olan. Bu konum değişimi sonrasında yalnızca, kristalin bir bölümünün yöneliminin diğerine kıyasla değiştiğini gözlemliyoruz.
Mekanik ikizlenmeleri, ikizlenmenin hangi düzlem üzerinde ve hangi yönde gerçekleştiğini belirterek adlandırıyoruz. Örneğin hacim merkezli kübik (HMK) yapıya sahip bir malzemede {112} düzlemi üzerinde ve <111> yönünde bir ikizlenme gerçekleşmişse, bu ikizlenmeyi {112}<111> ikizi olarak adlandırıyoruz.
Mekanik ikizlenme, malzemelerde ciddi bir şekil değişimi ortaya çıkarmıyor. Özellikle dislokasyon hareketinin yaratabildiği şekil değişimiyle kıyaslandığında, ikizlenmenin yarattığı şekil değişimi çok ufak kalıyor. İkizlenmenin şekil değişimi açısından önemli olmasının nedeni, yarattığı şekil değişiminin miktarı değil zaten; kristalin yönelimini değiştirerek, kuvvet uygulandığında dislokasyonların hareket edebildiği düzlemleri istenen açılara taşıyabiliyor olması. İkizlenmenin, sağladığı bu avantaj sayesinde, hegzagonal gibi, kayma düzlemlerinin az sayıda olduğu kristallerde oldukça sık gerçekleştiğine tanık oluyoruz.
Son olarak bir de tavlama işlemi sırasında oluşan ikizlenmelerden bahsedelim. Bu tür ikizlenmeler tavlama sırasında, malzeme yeniden kristallenirken (İngilizce: recrystallization) ya da tanelerin büyümesi sırasında ortaya çıkan bazı sorunlardan kaynaklanıyor. Özellikle yüzey merkezli kübik yapıya sahip metal ve alaşımlarda görülen bu ikizlenme türü, mikroskop altında incelendiğinde tane boyunca uzanan düz sınırlarla kendini gösteriyor. Mekanik ve tavlama ikizlerinin mikroskop altındaki yapıları, biraz abartılı bir çizimle, aşağıdaki resimde gösteriliyor.
Bir sonraki konu başlığında, kristaldeki atom düzlemlerine dair bir başka hata türü üzerinde duracağız.
Devamı:
- Sonraki sayfa: Kristal yapı hataları: Düzlemsel hatalar – Dizilim hataları
- Önceki sayfa: Kristal yapı hataları: Düzlemsel hatalar – Yüksek açılı tane sınırları
- Ana konu başlığı: Temel Malzeme Bilgisi