Dislokasyonlar kristal kafes içindeki çizgisel kusurlardır. Dislokasyonlar hata olarak isimlendirilmesine karşın malzemede bazı durumlarda bulunması istenen bir mekanizmadır. Malzemede plastik deformasyon olayının gerçeklemesinde en önemli rolü üstlenen malzeme kusurudur. İki tür dislokasyon vardır:
Kenar dislokasyonu; kafes içinde sona eren ek bir kafes düzleminin varlığı olarak düşünülebilir.
Vida dislokasyonu; Kafes düzlemi kendisine dik olan dislokasyon çizgisi etrafına spiral şeklini alır.
Dislokasyonlar sadece çok kısa bölümlerinde saf kenar veya saf vida karakteri gösterirler. Genellikle bu ikisinin bileşimi olan karışık dislokasyon halindedirler.
Bir dislokasyonu Burgers Vektörü karakterize eder. Dislokasyon çizgisini kapsayacak şekilde bir atomdan başlay p saat yönünde ayn ad mlarla önce yukar , sonra sağa, daha sonra aşağ ve en son olarak sola doğru hareket ederiz. Bitişten başlang ca doğru bir vektör çizdiğimizde ortaya ç kan vektör Burgers Vektörüdür. Bu vektör kenar dislokasyonunda dislokasyon çizgisine dik, vida dislokasyonunda ise dislokasyon çizgisine paraleldir.
Dislokasyonlar ve Plastik Şekil Değişimi
Kristal kafeste kalıcı (plastik) şekil değişimi için kafesin bir bölümünün, komşu atomlarla bağlarını koparıp kayma düzlemi boyunca ötelenmesi gerekir. Bunun için hesaplanan teorik kuvvetler (yani tüm bağların aynı anda kopması için) çok büyüktür. Oysa deneysel olarak bulunan değerler bu teorik kuvvetlerin çok altındadır. Bunun nedeni dislokasyonların adım adım ilerleyerek çok daha düşük kuvvetlerle kalıcı şekil değişimini sağlamasıdır.
Dolayısıyla kristal yapılarda şekil değişimi için dislokasyonların varlığı çok önemlidir. Dislokasyonların hareketi ile bütün bağlar koparmamıza gerek olmadan ile çok daha düşük zorlamalar ile şekil değişimleri gerçekleşir. Bu hareketi bir solucan ilerlemesine benzetebiliriz.
Dislokasyon hareketi mekanizması kristal yapıya sahip malzemelerde kalıcı şekil değişiminin nasıl oluştuğunu açıklamaya yardım eder. Malzemeler içinde kusur olarak belirli miktarda dislokasyon bulunur. Ayrıca etkiyen gerilmeler altında yeni dislokasyonlar ortaya çıkar. Dışarıdan mekanik bir zorlama olursa malzeme ortaya çıkan kayma gerilmeleri dislokasyonları hareketlendirir ve şekil değişimi oluşur.
Dislokasyonlar özellikle metal kafeslerinde kolay ilerlerler. Çünkü kafes içindeki tüm atomlar elektronlarını ortak olarak kullandıkları için, dislokasyon hareketi sonrası kristalin elektrik yükleri bakımından bir değişime uğraması söz konusu değildir. Bir malzemenin kalıcı şekil değiştirmesini zorlaştırmak (akma dayanımını arttırmak!) için alınması gereken en etkin önlem, dislokasyon hareketinin güçleştirilmeye çalışmaktır. Dislokasyon hareketini zorlaştıran değişik engeller söz konusudur:
Tane sınırlar dislokasyonu engeller. Tane sınırlar arttıkça (taneler küçüldükçe) dislokasyonların hareketi zorlaşır. Bu yüzden dislokasyonlar ince taneli malzemelerde kaba taneli malzemelere göre daha zor hareket ederler ve bu durum dayanımı arttırır. Kafes içindeki yabanc atomlar kristal yapıyı çarpılmasına ve dislokasyon hareketlerinin zorlaşmasına neden olur. Daha önce kalıcı şekil değişimine uğramış ve kafesi içinde çok yoğun dislokasyon bulunan malzemelerde ise dislokasyonlar birbirlerinin hareketini engeller.
Kristal yapıya sahip metal malzemelerde malzemelerin birçok mekanik davranış dislokasyon hareketleri ile kolaylıkla açıklanabilir:
Soğuk Şekil Vermede Pekleşme;
Çok kristalli metallerde dislokasyon hareketleri çeşitli engeller tarafından kısmen önlenir. Şekil değişimi sırasında ilerleyen dislokasyonlar bu tür engellere gelince durmak zorunda kalır ve arkasından gelenler ile birlikte bu bölgelerde bir dislokasyon yığılmas oluşturur. Artan zorlama ile birlikte yeni dislokasyonlar oluşur, sayılar gittikçe artan dislokasyonlar birbirilerini de engellemeye başlarlar. Yani malzemeyi kalıcı şekil değiştirmek için gereken gerilmenin sürekli arttırılmas gerekir. Malzemenin plastik şekil değişimine karşı direnci giderek artar. Bu olay pekleşme olarak adlandırılır. Alaşımlama yoluyla dayanım artışı alaşımlama ile kafesin içine çok sayıda arayer ve yeralan atomlarının gireceğinden dislokasyon hareketi zorlaşır ve malzemenin akma dayanımı artar.
