SLIP DAN DISLOKASILukman Atmaja, Ph.D

Dislokasi dan deformasi plastisPergerakan dislokasi SlipDeformasi plastis dalam kristal

Mekanisme penguatanPengurangan ukuran butiranPenguatan larutan padatPengerasan strain

Kenapakah logam-logam dapat mengalami deformasi plastis ?Apakah deformasi plastis itu ?Kenapakah sifat-sifat deformasi plastis dapat meningkat sampai derajat yang sangat besar tanpa mengubah komposisi kimianya ?Kenapakah deformasi plastis dapat terjadi pada stress yang jauh lebih kecil dari pada kuat stress teoritis dari suatu kristal sempurna ?

NaCl

CsCl

CaF2 (Ca merah, F hijau) dan ZnS (Zn abu-abu, S kuning)

ZnS (Zn abu-abu dan S kuning dalam bentuk prisma heksagonal)

TiO2 (Rutile)

CaTiO3 (Perovskite dengan bilangan kordinasi 12, Ca ungu, O merah, Ti abu-abu)

Adanya dislokasi memungkinkan proses deformasi terjadi pada stress yang jauh lebih kecil dari pada yang terjadi pada kristal sempurna

Jika pada suatu saat separuh atas dari kristal tergelincir atau bergesersatu bidang, maka dikatakan telah terjadi dislokasi.

Jika terjadi dislokasi, maka hanya sedikit fraksi dari ikatan-ikatan yang terputus pada waktu tertentu dan ini hanya memerlukan gaya yang jauh lebih kecil (dibandingkan jika harus merusak seluruh ikatan pada kristal sempurna tersebut).

Perambatan satu dislokasi yang terjadi pada sepanjang bidang yang tersedia akan menyebabkan separuh bagian atas dari Kristal bergerak (= mengalami slip) relative terhadap separuh bagian bawah Kristal. Namun slip ini tidak harus disertai dengan perusakan/pemutusan ikatan-ikatan sepanjang bidang tengah secara simultan (yang bila terjadi, pasti akan memerlukan sejumlah besar gaya)

Bidang slip (the slip plane) : bidang kristalografis dari gerakan dislokasi.

Arah pergerakan dislokasi

Garis dislokasi tepi bergerak paralel terhadap arah stress

Garis dislokasi putar bergerak tegak lurus terhadap arah stress

Untuk dislokasi yang sifatnya campuran, arah gerakan adalah diantara parallel dan tegak lurus terhadap arah stress geser yang diberikan

Penjelasan lain :

Ruang strain disekitar dislokasi

Dislokasi memiliki ruang strain yang disebabkan oleh distorsi (gangguan) pada pusatnya, dan harganya menurun dengan cepat sesuai jarak ke pusatDislokasi tepi menyebabkan oleh strain kisi kompresif, tensil dan geser. Dislokasi putar menyebabkan oleh strain geser saja.Interaksi antar dislokasi

Adanya ruang strain disekitar dislokasi menyebabkan mereka saling berinteraksi (memakai gaya masing-masing diterapkan pada masing-masing yang lain). Jika mereka berada pada bidang yang sama : Saling menolak bila tandanya sama Saling menghilangkan bila tandanya berbeda

Asal muasal dislokasiJumlah dislokasi dalam suatu bahan diungkapkan dalam bentuk kerapatan, yakni, panjang dislokasi per satuan volum atau jumlah dislokasi yang mengiris suatu area. Kerapatan dislokasi bervariasi antara 105 cm-2 dalam kristal logam yang dibuat secara seksama dan 1012 cm-2 pada 1ogam-logam yang rusak. Sebagian besar bahan-bahan kristalin, terutama logam, memiliki dislokasi segera setelah mereka terbentuk, terutama disebabkan oleh adanya stress (baik mekanik, termal dll) yang berkaitan dengan proses pembentukan logam tsb.Jumlah dislokasi naik secara dramatis selama adanya proses deformasi plastik. Dislokasi berkembang dari dislokasi awal, menuju batas-batas butiran dan menuju ke permukaan dari bahan.

Simulasi deformasi plastik da1lam kristal tunggal fcc (Cu) dengan diameter linier sebesar 15 mikrometer

Sistem slipDidalam kristal-kristal tunggal ada bidang-bidang dimana lebih mudah terjadi pergerakan dislokasi-dislokasi (yakni, bidang-bidang slip, slip planes). Didalam bidang-bidang slip, ada arah-arah kristalografis tertentu yang padanya terjadi pergerakan dislokasi (yakni, arah-arah slip, slip directions). Sekumpulan bidang-bidang slip bersama dengan arah-arah slip membentuk apa yang disebut sistem slip (slip systems).

Untuk fcc :Bidang slip Ditandai dengan kerapatan planar tertinggi (= berhubungan dengan bidang-bidang yang terluas)

Arah slip Ditandai dengan kerapatan linier tertinggiSistem slipBidang slip + Arah slip

Contoh fcc : Cu, Ag, Au, NiKristal logam ini memiliki sistem slip yang terdiri dari bidang {111} dan arah . Kenapa ?

Vektor kisi terpendek adalah [110] dan [001] agak detil disini! Menurut aturan Frank, energi suatu dislokasi adalah sebanding dengan kuadrat dari vektor Burger, b2 Bandingkan energinya : Dislokasi [110] punya energi 2a2/4 Dislokasi [001] punya energi a2 Maka arah dislokasinya adalah yang [110]Vektor Burgers adalah vektor yang menunjukkan besar dan arah dari distorsi kisi suatu dislokasi ! Coba perhatikan ini : Perhatikan satu kisi kristal sempurna yang ada Buat gambar segiempat yang berada di sisi yang bakal akan terjadi dislokasi Jika terjadi dislokasi pada sisi tersebut, maka segiempat tsb akan rusak karena ada segmen garis yang terputus Terbentuk ruang terbuka akibat adanya dislokasi tsb Luas dari ruang terbuka inilah yang menentukan besar vektor Burger|b| = dengan a adalah panjang sisi kisi, b besar vektor dan h, k, l adalah komponen dari vektor Burger b = Arah dari vektor Burger tergantung bidang dislokasi Pada dislokasi tepi, arah vektor Burger tegak lurus garis dislokasi. Pada dislokasi putar, arah vektor Burger sejajar garis dislokasi Garis dislokasi adalah garis dimana terjadi kerusakan Lihat gambar berikut :

Untuk bcc :Tapi ada baiknya lihat yang berikut ! f-kisi.pdf