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Polski🔩 Kristalldislokationen — Stufenversetzungen, Burgers-Vektor & Hall-Petch
Visualisieren Sie gleitende Stufenversetzungen in einem Kristallgitter, erkunden Sie das analytische Spannungsfeld (Volterra-Lösung) und sehen Sie, wie die Korngröße über die Hall-Petch-Beziehung die Streckgrenze bestimmt.
Über diese Simulation
Diese Simulation zeigt eine Stufenversetzung — eine zusätzliche Halbebene von Atomen — die unter Scherspannung entlang ihrer Gleitebene durch ein Kristallgitter wandert. Das analytische Spannungsfeld um die Versetzungslinie (Volterra-Lösung) und die Hall-Petch-Beziehung zwischen Korngröße und Streckgrenze lassen sich live erkunden.
🔬 Was gezeigt wird
Eine zusätzliche atomare Halbebene bewegt sich unter angelegter Scherspannung durch das Gitter. Das umgebende Spannungsfeld wird analytisch nach der Volterra-Lösung berechnet.
🎮 Bedienung
Stellen Sie die Scherspannung und die Korngröße ein und beobachten Sie, wie die Versetzung gleitet und wie sich die berechnete Streckgrenze über die Hall-Petch-Beziehung verändert.
💡 Wussten Sie schon?
Die theoretische Festigkeit eines perfekten Kristalls ohne Versetzungen wäre etwa 100- bis 1000-mal höher als die tatsächlich gemessene Festigkeit realer Metalle — ein Rätsel, das erst durch die Entdeckung der Versetzungen in den 1930er Jahren gelöst wurde.
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine Stufenversetzung?
Eine Stufenversetzung ist eine linienförmige Kristallbaufehler-Struktur, bei der eine zusätzliche Halbebene von Atomen in das Gitter eingefügt ist. Sie wird durch den Burgers-Vektor charakterisiert, der Richtung und Größe der durch die Versetzung verursachten Gitterverzerrung angibt.
Wie bediene ich diese Simulation?
Wenden Sie Scherspannung an und beobachten Sie, wie die Versetzung entlang der Gleitebene wandert. Passen Sie die Korngröße an, um zu sehen, wie sie über die Hall-Petch-Beziehung die Streckgrenze beeinflusst.
Was besagt die Hall-Petch-Beziehung?
Die Hall-Petch-Beziehung besagt, dass die Streckgrenze eines polykristallinen Materials umgekehrt proportional zur Quadratwurzel der mittleren Korngröße ist — kleinere Körner bedeuten mehr Korngrenzen, die die Bewegung von Versetzungen behindern und das Material fester machen.
Warum sind Versetzungen für die Plastizität von Metallen entscheidend?
Ohne Versetzungen müsste ein Kristall bei plastischer Verformung ganze Atomebenen gleichzeitig gegeneinander verschieben. Versetzungen ermöglichen es, dass sich nur eine lokale Atomreihe nach der anderen verschiebt, wodurch reale Metalle bei Spannungen verformbar sind, die weit unter der theoretischen Festigkeit liegen.