عیوب حجمی

اکثر جامدات در ساختار شبکه کریستالی خود دارای نظم کامل نیستند؛ شرایط ساخت و انجماد مواد موجب ایجاد عیوب شبکه کریستالی ( Crystal defects ) می شود. یک کریستال ایده آل دارای آرایش تناوبی سه بعدی از نقاط است هر گونه انحراف از آرایش کامل اتم ها در یک بلور، نقص بلوری نامیده می شود. نقص کریستالی یک بی نظمی شبکه است که می تواند به صورت نقطه ای، خطی، سطحی یا حجمی باشد.
عیوب کریستالی را می توان به دو گروه عیوب میکروسکوپی، که قابل دیدن با چشم غیر مسلح نیستند و عیوب ماکروسکوپی که به مراتب بزرگتر از عیوب میکروسکوپی هستند؛ تقسیم کرد.
به عیوب ماکروسکوپی سه بعدی، عیوب حجمی می گویند. این دسته از عیوب معمولاً در مقیاس بسیار بزرگتر از نقص های میکروسکوپی رخ می دهند. عیوب حجمی ماکروسکوپی عموماً در طی پالایش از حالت خام یا در طی فرآیندهای ساخت در یک ماده ایجاد می شوند.
این عیوب می توانند شامل انواع ترک ها، منافذ، حفره ها و سایر فازهای ایجاد شده درون ماده باشند.
کنار هم قرار گرفتن عیوب نقطه ای، مانند نقص جای خالی ( Vacancy defect ) و عناصر بین نشینی ( Interstitial defect ) ، مانند کربن، می توانند عیوب حجمی را ایجاد کنند. ابعاد این عیوب می تواند از مقیاس نانو تا میکرون و بسیار بزرگتر نیز متغیر باشد. منافذ زمانی می توانند ایجاد شوند که مجموعه ای از عیوب نقطه ای با هم ترکیب شوند و یک نقص سه بعدی را تشکیل دهند. این در حالی است که اثرات نوترون و سایر تشعشعات می تواند حباب های پر از گاز ( He ) را به ویژه در فلزات و آلیاژها ایجاد کند. این حفرات خالی یا پر از گاز هلیم اثرات چشمگیری بر خواص و عملکرد مواد دارند. علاوه بر انواع حفرات، رسوبات یا ذرات پراکنده موجود در ماده نیز می توانند به روش های مشابه عیوب نقطه ای توسط پدیده های انتشاری، انواع رسوبات فاز ثانویه را ایجاد کنند.
۴ مورد اصلی از عیوب حجمی در ادامه بررسی می شود:
• ذرات رسوب کننده ( Precipitates )
رسوبات ذرات کوچکی هستند که که در حین انجام واکنش های حالت جامد به ساختار بلور وارد می شوند. این رسوبات با عمل به عنوان مانعی در برابر حرکت نابجایی ها باعث افزایش استحکام در ساختار آلیاژها می شوند. میزان اثر بخشی این رسوبات در افزایش استحکام به نحوه چینش اتم ها، نحوه قرارگیری و توزیع نابجایی ها در ریز ساختار بستگی دارد.
• ذرات فاز ثانویه ( Second - phase particles )