Pergerakan dislokasi ke permukaan akan menjadi deformasi
Suatu kristal logam tanpa dislokasi akan berkekuatan 10.000kalikekuatan sesungguhnya
Kristal logam biasa mengandung 105~108 cm/cm3 dislokasi
Pemberian deformasi plastis atau pengerjaan dingin akan meningkatkandislokasi
Mekanisme Deformasi (Logam)
Kekuatan teoritis dari kristal yang sempurna jauh lebih tinggi daripada yang sebenarnya diukur.
Perbedaan dalam kekuatan mekanis dapat dijelaskanoleh dislokasi.
Pada skala makroskopik, deformasi plastis berhubungan dengan gerakan sejumlah besar atom sebagairespons terhadaptekanan yang diberikan.
Ikatan yang ada dalam atom pecah dan melakukan reformasi.
Dislokasi Tepi dan Dislokasi Ulir
Pada Edge Dislocation (dislokasi tepi), penyimpangan kisi lokal terjadi disekitar akhir extra half - plane (setengah bidang tambahan) dariatom.
Screw Dislocation (dislokasi ulir) dihasilkan dari penyimpangan geser.
Banyak dislokasi dalam material kristalin (crystalline) memiliki keduanya (komponen edge dan screw), yang disebut Mixed Dislocation (dislokasi campuran).
Gerak Dislokasi
Secara bertahap memecahkan ikatan.
Jika dislokasi tidak bergerak, deformasi tidak akan terjadi, namun retakan ( fracture ) akan seperti keramik.
Gerak Dislokasi Polycrystals
Bidang dan arah slip ( , ) berubah dari satu Kristal ke kristallain.
R akan bervariasi dari satu kristal dengan Kristal lain.
Pertama Kristal dengan R yields tertinggi.
Kemudian kristal lainnya yang yield kurang baik.
Material Polycrystalline umumnya lebih kuat dibanding kristal tunggal, karena kendala geometris dan kebutuhan tekanan yield yang lebih besar.
Metals (Logam)
Logam:gerak dislokasi lebih mudah
Tidak ada arah ikatan
Arah tumpukan-padat untuk slip.
Covalent Ceramics (Si, Diamond)
Sulit bergerak
Arah ikatan angular/membentuk sudut
Ionic Ceramics(NaCl)
Sulitbergerak.
Perlu untuk menghindari ++ dan – saling berdekatan.
Density(Kepadatan) Dislokasi
Total panjang dislokasi persatuan volume material
Atau, jumlah dislokasi yang bersinggungan dengan satuan luas sebuah bagian secara acak
Umumnya menentukan kekuatan material
Metals(dipadatkan) : 103mm-2
Metals(dideformasi/berubah bentuk) : 109-1010mm-2
Metals(dipanaskan) : 105-106mm-2
Keramik : 102-104mm-2
Silikon Kristal tunggan untuk ICs : 0.1-1mm-2
Daerah Bidang Regangan
Edge dislocation (dislokasi tepi): kompresi/tekanan (di atas garis dislokasi) &tegangan (di bawah garis dislokasi)
Screw dislocation (dislokasi ulir): pergeseran
Bidang tekanan & regangan menurun dengan jarak radial dari garis dislokasi
Interaksi Dislokasi
Bidang regangan dari satu dislokasi dapat mempengaruhi dislokasi sekitarnya.
Dua dislokasi yang serupa dapat saling tolak.
Dislokasi yang berbeda dapat saling menarik dan memusnahkan satu sama lain.
Sistem Slip
Dislokasi tidak bergerak dengan tingkat kemudahan yang sama pada semua bidang dan arah kristalografi.
Ada bidang yang lebih disukai (bidang slip) dan arahyang diinginkan(arah slip).
Bidang slip adalah bidang dengan kepadatan planar yang lebih tinggi dari atom, dan arah slip adalah garislinierdengan kepadatan yang tinggi.
Sistem slip: kombinasi dari bidang slip and arah slip.
Slip Dalam Kristal Tunggal
Kristal tunggal mudah untuk dikondisikan, dapat digeneralisasi menjadi polycrystal
Terlepas dari jenis tekanan yang diberikan pada material, deformasi plastis atau gerak dislokasi terjadi karena tegangan geser.
Beberapa komponen tekanan yang diberikan merupakan tegangan geser pada sepanjang bidang slip dan arah slip.
Komponen ini disebut penyelesaian ( resolved ) tegangan geser
Mekanisme Penguatan
Deformasi plastis makroskopik berhubungan dengan gerakan sejumlahbesar dislokasi. Kemampuan logam untuk berubah bentuk secara plastis tergantung pada kemampuan gerak dislokasi.
Hampir semua teknik penguatan mengandalkan pada membatasiataumenghalangigerak dislokasi.
Terdapat 4 mekanisme, antara lain: 1. Reduce grain size (mengurangi ukuran butir) 2. Solid-solution strengthening (menguatkan larutan padat) 3. Precipitation strengthening (penguatan pengendapan) 4. Straim hardening or cold working (pengerasan perenggangan atau pengerjaan dingin)
Strategi Penguatan: Reduce Grain Size
Batas butir merupakan hambatan untuk slip.
Dislokasi telah mengubah arah.
Daerah batas butir yang tidak teratur, menyebabkan ketidaksinambungan dalam bidang slip.
Kekuatan hambatan bertambah dengan miss - or ientation (salah arah).
Lebih kecil ukuran butir: lebih banyak hambatan untuk slip.
Persamaan Hall-Petch:
Strategi Penguatan 2: Solid-solution Atom Impurity mengetarkan kisi & menghasilkan tekanan. Tekanan dapat menghasilkan penghalang untuk gerak dislokasi. Penguatan Solid – Solution
Atom impurity tertarik dislokasi sehingga dapat mengurangi energi regangan secara keseluruhan, yaitu untuk membatalkan sebagian regangan dalam kisi disekitar dislokasi.
Jika dislokasi ingin bergerak, ia harus melepaskan dirinya dari atom impurity yang membutuhkan energi
Strategi Penguatan 3: Precipitation
Pengendapan yang keras sulit untuk digeser.
Contoh: Keramik dalam logam (SiC dalam Besi atau alumunium).
Strategi Penguatan 4:Cold Work(%CW)
Deformasi suhu ruang.
Umumnya operasi pembentukan mengubah luas penampang.
Dislokasi Selama Cold Work
Dislokasi melibatkan satu sama lain selama cold work .
Dislokasi gerak menjadi lebihsulit.
Dampak Cold Work
Meningkatkan tekanan yield.
Kekuatan tarik (tensile strength / Ts meningkat)
Keuletan(%EL or %AR) berkurang secara drastis.
Kesimpulan
Gerak dislokasi berhubungan terhadap deformasi plastis.
Kekuatan meningkat dengan membuat menghambat gerak dislokasi.
