Yüksek açılı tane sınırları

Aralarındaki yönelim farkı 10-15 dereceden daha fazla olan taneler arasındaki sınırları yüksek açılı olarak değerlendiriyoruz (İngilizce: high angle grain boundary).

Konuya bir soru ile giriş yapalım. Burada bir sınıflandırmadan bahsediyoruz: yanyana duran iki tanenin (yani kristalin) yönelimleri arasındaki farka bakarak, aradaki sınırı düşük açılı (önceki sayfa) ya da yüksek açılı olarak tanımlıyoruz. Bu noktada aklınıza böyle bir sınıflandırmaya neden ihtiyaç duyulduğu şeklinde bir soru geliyor olabilir. Neden sadece tane sınırı diyip geçmiyoruz? İki tane arasındaki 10-15 derecelik yönelim farkı neden bir önem ifade ediyor?

Böyle bir sınıflandırmaya ihtiyaç duymamızın nedeni, taneler arasındaki yönelim farkının 10-15 derecenin üzerine çıkması durumunda, tane sınırının enerjisini tane sınırındaki dislokasyon sayısıyla ifade edemiyor olmamızdan kaynaklanıyor.

İki tane arasındaki yönelim farkı 10-15 derecenin üzerinde olduğunda, bu yönelim farkını dislokasyonlarla tarif edebilmek için o kadar çok dislokasyon gerekiyor ki, o sayıda dislokasyonun belli bir uzunluğa sahip tane sınırı boyunca peşpeşe dizilebilmesi, o alana sığması mümkün olamıyor. Çok fazla sayıda dislokasyon kısa bir mesafede peşpeşe dizilmeye kalktığında, bir noktadan sonra ister istemez dislokasyonlar üstüste binmeye başlıyor. Bu durumda, tane sınırı üzerindeki dislokasyonların artık teker teker ayırt edilebilmeleri de mümkün olmuyor.

Tane sınırındaki dislokasyon sayısı bu şekilde doygunluğa ulaştığında, tane sınırının sahip olabileceği enerji miktarı da doygunluğa ulaşıyor; yani, artık tane sınırı enerjisini peşpeşe sıralanan dislokasyonların sayısıyla ifade edemiyoruz. Bu doygunluk noktasına ulaşıldığında, tane sınırı da sahip olabileceği en yüksek enerji seviyesine ulaşmış oluyor. Bu noktadan sonra iki tane arasındaki yönelim farkı ne kadar artarsa artsın, tane sınırının enerjisi bu doygunluk seviyesinde sabit kalıyor. Aşağıdaki resimde, kabaca, taneler arasındaki yönelim farkıyla tane sınırı enerjisi arasındaki ilişki gösteriliyor.

Son olarak, bu ayrımı yaparken iki tane arasındaki yönelim farkını neden 10-15 derece gibi belirsiz bir şekilde ifade ettiğimizi belirtelim. Bunun nedeni, bu yönelim farkının malzemeden malzemeye değişiklik gösteriyor olmasından kaynaklanıyor. Bazı kaynaklarda bir tane sınırını yüksek açılı olarak değerlendirebilmemiz için iki tane arasındaki yönelim farkının 11 derece, ya da 15 derece olması gerektiği gibi ifadeler görebilirisiniz. Bu yönelim farkları her ne kadar belli malzemeler için geçerli olsa da, bir başka malzeme için bu yönelim farkının bir miktar değişebildiğini gözlemliyoruz.


Devamı: