WikiDer > Luxation

In der Medizin ist der Begriff Luxation als Synonym für verwendet Luxation (Luxation)

Luxation ist ein Begriff aus dem Materialwissenschaften was verwendet wird, um ein lineares . zu definieren Gitter defekt in einem Kristallstruktur aufzeigen. Das (Grad) Vorhandensein von Versetzungen beeinflusst viele Eigenschaften verschiedener Materialien stark. Die Theorie der Versetzungen, die die Auswirkungen von Versetzungen auf die Materialeigenschaften beschreibt, wurde erstmals beschrieben in 1905 durch Vito Volterra.

Es gibt zwei Hauptarten von Luxationen:

Schema einer planaren Versetzung.

(Planare) Versetzungen (auch Randversetzungen genannt)

Solche Versetzungen können als Verformungen dargestellt werden, die auftreten, weil eine "Schicht" von Atomen, eine flache Ebene innerhalb eines Materials, das als Versetzungsebene, stoppt plötzlich, wo das umgebende Material weitergeht. In einem solchen Fall tritt eine Versetzung auf, weil die umgebenden Atomebenen nicht mehr gerade verlaufen, sondern sich nach innen krümmen, um die Leere zu füllen und so ein symmetrisch Verformung um das "Ende" der Versetzungsebene. Eine solche Dislokation ist stark lokalisiert, mit der Wirkung wie ein Papierstapel mit einem halben Blatt dazwischen. Die Versetzung ist nur um die Seite herum wahrnehmbar, wo das Halbblatt endet.

Schraubenversetzungen

Dies sind wesentlich komplexere Scheibenorte, die um eine imaginäre Bruchlinie im Material herum auftreten. Verschiebungen von Atomen bilden eine Versetzung ähnlich wie a Faden - oder ein Korkenzieher das durchdringt das Material.

Tatsächlich sind die meisten Versetzungen, die in Materialien auftreten, nicht nur einer dieser Typen, sondern eine Kombination aus beiden. Dies wird ein gemischte Luxation erwähnt.

Geometrie der Versetzungen

Geometrie einer Versetzung

Eine planare Versetzung entsteht durch das plötzliche "Clipping" von a Atomebene in einem Kristallstruktur, wonach sich die umgebenden Atome nach innen bewegen, um die Lücke zu füllen. Um sich einen solchen Defekt richtig vorzustellen, stellt man sich am besten zunächst ein perfektes Kristallgitter vor, in dem alle Atome durch Kugeln dargestellt werden. Abbildung A zeigt ein solches Gitter.

Abbildung A – Atome in einer perfekten kubischen Kristallstruktur angeordnet

Abbildung B – Dieselbe Kristallstruktur mit den darin angegebenen Atomebenen

Man kann sich vorstellen, dass ein solches Gitter aus Schichten besteht: Ebenen von Atomen, die übereinander oder nebeneinander geschnitten werden. Abbildung B und Abbildung 0 zeigen, wie sich diese Darstellung aus dem Kristallgitter von Abbildung A ergibt.

Abbildung 0 – Projektionsmodell der Atomebenen im Kristall

Abbildung 1 – Projektionsmodell einer Kristallstruktur mit planarer Versetzung. Das Burger-Vektor ist schwarz mit b, die Versetzungslinie blau gekennzeichnet.

Abbildung 1 zeigt eine planare Versetzung, die aus der Model der Abbildung 0, die eine Atomebene sozusagen in zwei Hälften zerlegt und eine Hälfte entfernt. Die angrenzenden Atomebenen biegen sich und füllen die Leere wie ein Balken Wasser vom Tippen, das mit einem Finger in der Mitte unterbrochen wird. In einiger Entfernung vom Defekt ist der Defekt nicht mehr wahrnehmbar – die Verformung ist sehr lokal.

Geometrie einer Schraubenversetzung

Projektionsmodell einer Kristallstruktur mit Schraubenversetzung.

Eine Schraubenversetzung ist wesentlich komplexer aufgebaut als eine planare Versetzung. Die Anfänge sind jedoch die gleichen: In einem Material wird eine "Fehlerlinie" erzeugt, entlang der sich umgebende Atome neu anordnen, um die Lücke zu füllen.

Bei einer Schraubenluxation erfolgt die Füllung, weil sich das umgebende Material um die Frakturlinie dreht, als würde eine Schraube durch das Material gedreht.

Mathematische Beschreibung von Versetzungen in einem Kristallraum

Das mathematisch Beschreibung von Versetzungen ist eine Anwendung von Burger-Gleichung für die Dynamik von Materialien. Aus diesem Gleichungssystem von Johannes Martinus Burger folgt, dass eine Versetzung und ihre Haupteigenschaften durch a . beschrieben werden können Burger-Vektor (W. G. Bürger). Insbesondere ist eine planare Versetzung durch einen Burgers-Vektor gekennzeichnet, der senkrecht zur atomaren Verwerfungslinie steht (wie in Abbildung 1 dargestellt), während eine helikale Versetzung durch einen Vektor gekennzeichnet ist, der parallel zur Verwerfungslinie verläuft.

Die Größe des Vektors ist ebenfalls beschreibend und direkt proportional zur Größe der Versetzung. In Metallkristallen werden Versetzungen beispielsweise durch Burgers-Vektoren mit der Größe eines einzelnen interatomaren Raums beschrieben.

Verschiebungen in Verschiebungen und Plastizität

sehen Versetzungskriechen für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Bis zum 1930er Jahre Materialwissenschaftlern war es ein Rätsel, wie das Phänomen Plastizität mikroskopisch gearbeitet. Ein naiver Versuch, Schubspannung Berechnen Sie, wo benachbarte Atomebenen beginnen, innerhalb eines Perfekts übereinander zu gleiten Kristall liefert folgendes Ergebnis: für ein Material mit a Gleitmodul${Anzeigestil G}$ wird die Scherkraft ${displaystyle au _{m}}$ angenähert durch die Formel

${displaystyle au _{m}={frac {G}{2pi }}}$

Der Gleitmodul für Metall ist jedoch normalerweise ein Wert im Intervall 20.000 - 150.000 MPa, was nur schwer mit den im Experiment gemessenen Schubspannungen bei den plastischen Verformungen in Einklang zu bringen ist – irgendwo zwischen 0,5 und 10 MPa.

Im 1934 realisiert drei Wissenschaftler (Egon Orowan, Michael Polanyic und Geoffrey Ingram Taylor) erkannte etwa gleichzeitig, dass sich plastische Verformungen durch Versetzungen erklären lassen. Versetzungen können durch ein Material "laufen", wenn sich atomare Bindungen mit der Versetzungsebene lösen und die "losen" Atome sich dann wieder mit Atomen verbinden, die hinter der Verwerfungslinie liegen. Selbst die einfachsten Modelle zeigen, dass die zum Verschieben einer Versetzung erforderliche Kraft viel kleiner ist als die zum Verschieben innerhalb eines perfekten Kristalls. Da Metalle von Natur aus immer Versetzungen enthalten, erklärt dies die typische Verformbarkeit von Metallen.

Wenn Metalle ausgesetzt sind Kaltes Arbeiten (Verformung bei niedrigen Temperaturen im Verhältnis zum Schmelzpunkt des Metalls, z. B. 30% des Schmelzpunktes), erhöht die Anzahl der Versetzungen pro Volumen des Materials (die Versetzungsdichte) durch die Bildung neuer Versetzungen und die Ausdehnung bestehender Versetzungen im Material. Dadurch kommt es zu einer Überlappung im Spannungsfelder aus benachbarten Versetzungen. Mit zunehmender Überlappung steigt auch der Widerstand des Materials gegen die Verschiebung von Versetzungen. Dadurch wird das Material mit fortschreitender Verformung härter. Diesen Effekt nennt man Stress-Hardening oder auch Work-Hardening.

Das Ergebnis der Spannungshärtung kann durch entsprechende Erwärmung des Materials (Warmglühen oder Glühen namens). Dies bewirkt, dass sich das Material erholt und rekristallisiert.

Siehe die Kategorie Versetzungen in Kristallen von Wikimedia Commons für Mediendateien zu diesem Thema.