Der Hauptunterschied zwischen Versetzungskriechen und Diffusionskriechen besteht darin, dass Versetzungskriechen die Bewegung von Versetzungen durch die Kristallstruktur eines Materials ist, während Diffusionskriechen die Diffusion von Leerstellen durch das Kristallgitter ist.
Eine Verformung in der physikalischen Chemie bezieht sich auf die kontinuumsmechanische Umwandlung eines Körpers von einer Referenzstruktur in eine aktuelle Struktur.
Was ist Versetzungskriechen?
Versetzungskriechen ist eine Art Verformungsmechanismus in kristallinen Materialien, der die Bewegung von Versetzungen durch das Kristallgitter des Materials beinh altet. Dies ist der Mechanismus, der dem des Diffusionskriechens entgegengesetzt ist. Das Versetzungskriechen verursacht die plastische Verformung einzelner Kristalle und damit des Materials selbst.
Diese Art der Verformung reagiert sehr empfindlich auf die unterschiedliche Beanspruchung des Materials. Beispielsweise ist bei sehr niedrigen Temperaturen das Versetzungskriechen der vorherrschende Verformungsmechanismus in den meisten kristallinen Materialien.
Abbildung 01: Ein Kantenversetzungskriechen in einem Diagramm
Das Versetzungskriechen in Kristallen findet aufgrund der Bewegung von Versetzungen im gesamten Kristallgitter statt. Wenn sich eine Versetzung durch den Kristall bewegt, neigt ein Teil des Kristalls dazu, sich um einen Gitterpunkt entlang einer Ebene zu verschieben (was relativ zum Rest des Kristalls auftritt). Die Ebene, durch die die verschobenen und unverschobenen Bereiche getrennt sind, wird als Gleitebene bezeichnet. Um diese Bewegung zu ermöglichen, müssen alle ionischen chemischen Bindungen entlang der Gleitebene auf einmal aufgebrochen werden. Außerdem erfordert dieses Aufbrechen der Bindung theoretisch so viel Energie, dass das Versetzungskriechen stattfinden kann. Unter der Annahme, dass die Bewegung schrittweise erfolgt, folgt dem Bindungsbruch unmittelbar eine neue Bindung, die auf einem niedrigen Energieniveau entsteht.
Aufgrund der schrittweisen Bewegung einer Versetzung durch ein Kristallgitter ist es möglich, einen linearen Gitterfehler zwischen den Teilen des Kristallgitters zu erzeugen. Es gibt zwei Arten von Versetzungskriechen, die Kanten- und Schraubenversetzungen genannt werden. Bei einem Randversetzungskriechen bildet sich der Rand einer zusätzlichen Atomschicht innerhalb des Kristallgitters. Beim Schraubenversetzungskriechen bildet sie eine Linie, entlang der das Kristallgitter um einen Gitterpunkt springt.
Was ist Diffusionskriechen?
Diffusionskriechen ist eine Art Verformungsmechanismus in kristallinen Materialien, bei dem die Diffusion von Leerstellen durch das Kristallgitter auftritt. Diese Verformungstechnik verursacht eher eine plastische Verformung als ein sprödes Versagen des Materials.
Diese Verformungsart ist vergleichsweise temperaturempfindlicher als andere Verformungsarten, die in Kristallgittern stattfinden. Diffusionskriechen findet typischerweise bei hohen homologen Temperaturen statt. Ferner verursacht das Diffusionskriechen die Migration von Kristalldefekten durch das Kristallgitter in einer Weise, dass, wenn ein Kristall einem größeren Grad an Kompression in einer Richtung im Vergleich zu einer anderen Richtung ausgesetzt ist. Dort erfolgt die Wanderung der Defekte zu den Kristallflächen entlang der Kompressionsrichtung. Dies verursacht einen Netto-Massentransfer, der die Verkürzung des Kristalls in der Richtung verursacht, in der die maximale Kompression stattfindet.
Typischerweise sind Kristalle im Mikromaßstab nicht perfekt. Dies liegt daran, dass einige Atomplätze in diesem Kristallgitter durch Punktdefekte, Teilchen oder Leerstellen besetzt werden. Diese Leerstellen können als chemische Spezies betrachtet werden, die unter Verwendung heterogener Phasengleichgewichte behandelt werden können. Bei diesem Phänomen wird die Anzahl der Leerstellen durch die Anzahl der chemischen Verunreinigungen im Kristall beeinflusst. Diese Leerstellen können sich durch den „Sprung“benachbarter Teilchen durch die Kristallstruktur bewegen.
Was ist der Unterschied zwischen Versetzungskriechen und Diffusionskriechen?
Eine Deformation bezieht sich in der physikalischen Chemie auf die kontinuumsmechanische Transformation eines Körpers von einer Referenzstruktur zu einer aktuellen Struktur. Der Hauptunterschied zwischen Versetzungskriechen und Diffusionskriechen besteht darin, dass Versetzungskriechen die Bewegung von Versetzungen durch die Kristallstruktur eines Materials ist, während Diffusionskriechen die Diffusion von Leerstellen durch das Kristallgitter ist.
Die folgende Infografik listet die Unterschiede zwischen dem Versetzungskriechen und dem Diffusionskriechen für einen direkten Vergleich auf.
Zusammenfassung – Versetzungskriechen vs. Diffusionskriechen
Versetzungskriechen und Diffusionskriechen sind zwei Arten von Verformungsmechanismen in Kristallgittern. Der Hauptunterschied zwischen Versetzungskriechen und Diffusionskriechen besteht darin, dass Versetzungskriechen die Bewegung von Versetzungen durch die Kristallstruktur eines Materials ist, während Diffusionskriechen die Diffusion von Leerstellen durch das Kristallgitter ist.
