โครงสร�างวัสดุ�โครงสร�างวัสดุ�โครงสร�างวัสดุ�โครงสร�างวัสดุ�

บทท�� บทท�� 44บทท�� บทท�� 44

1.0 มิ�ติ� : ควัามิบกพร�องแบบจุ�ดุ (point defect)

2.1 มิ�ติ� : ควัามิบกพร�องแบบเส�น (dislocation)

3.2 มิ�ติ� : ควัามิบกพร�องท��รวัมิท�งพ��นผิ�วัภายนอกและขอบเกรนภายใน และยงรวัมิถึ&งควัามิบกพร�องขนาดุใหญ่� เช่�น ฟองอากาศ รอยแติก และการเกาะกล��มิของสารเจุ�อปน

ควัามิไมิ�ควัามิไมิ�สมิบ.รณ์0ผิล&กสมิบ.รณ์0ผิล&ก

ควัามิบกพร�องในลกษณ์ะจุ�ดุ (Point Defect) ควัามิบกพร�องในลกษณ์ะจุ�ดุน�น เก�ดุข&�นเน��องจุากสาเหติ�ท��ส2าคญ่ดุงน�� 1. อน�ภาคหายไปจุากติ2าแหน�งท��ควัรมิ� จุ&งมิ�ท��วั�างเก�ดุข&�น เร�ยกวั�าจุ�ดุวั�าง (Vacancy)

2. มิ�อน�ภาคช่น�ดุอ��นเข�าไปแทรกอย.�ในติ2าแหน�งท��ควัรเป3นท�� วั�าง (Interstitial Impurity Atom)

3. อน�ภาคช่น�ดุอ��นเข�าไปอย.�แทนท��อน�ภาคเดุ�มิ (Substitutional Impurity Atom)

Point Defect : VacancyPoint Defect : Vacancyเป3นควัามิบกพร�องท��เก�ดุจุากการเคล��อนท��ของอะติอมิ (vacancy) เมิ��อไดุ�รบพลงงานจุากการเผิาในกระบวันการผิล�ติ

vacancy : เก�ดุข&�นเมิ��ออะติอมิหายไปจุากติ2าแหน�งปกติ� มิกจุะเก�ดุข&�นเมิ��อผิล&กอย.�ในระหวั�างการแข4งติวั (solidification) ท��อ�ณ์หภ.มิ�ส.ง

ท��อ�ณ์หภ.มิ�ห�อง จุะพบ vacancy น�อย และจุะเพ��มิข&�นเมิ��ออ�ณ์หภ.มิ�ส.งข&�น โดุยเพ��มิข&�นแบบ exponential

http://www.soton.ac.uk/~engmats/xtal/deformation/vacancy.gif

nv = จุ2านวัน vacancy/m3

n = จุ2านวัน lattice point/m3

Q = พลงงานท��ใช่�ในการสร�าง vacancy (J/mol)R = gas constance = 8.31 J/mol/KT = Temperature (K)

ท�� thermal energy ใกล�เค�ยงกบ Tm จุะท2าให�เก�ดุvacancy 1 vacancy per 1000 lattice point

Point Defect : Interstitial DefectPoint Defect : Interstitial Defect

เก�ดุเมิ��อมิ� extra atom เข�าไปแทรกอย.�ใน lattice structure

Interstitial atom < atom located at lattice point และ > interstitial site ท��มินเข�าไปอย.� ซึ่&�งจุะท2าให� lattice ท��อย.�รอบๆ น�น ถึ.กอดุและบ�ดุเบ��ยวัไป

เก�ดุเมิ��อมิ� extra atom เข�าไปแทรกอย.�ใน lattice structure

Interstitial atom < atom located at lattice point และ > interstitial site ท��มินเข�าไปอย.� ซึ่&�งจุะท2าให� lattice ท��อย.�รอบๆ น�น ถึ.กอดุและบ�ดุเบ��ยวัไป

www.soton.ac.uk/.../deformation/introduction.htm

Point Defect : Substitutional DefectPoint Defect : Substitutional DefectPoint Defect : Substitutional DefectPoint Defect : Substitutional Defectเก�ดุเมิ��ออะติอมิถึ.กแทนท��ดุ�วัยอะติอมิอ��นอย.�ในติ2าแหน�งเดุ�มิ ซึ่&�งอาจุจุะมิ�ขนาดุใหญ่�กวั�าอะติอมิ

ใน lattice ซึ่&�งจุะท2าให�อะติอมิรอบๆ ถึ.กอดุ หร�อ อาจุจุะมิ�ขนาดุเล4กกวั�า ซึ่&�งจุะท2าให�อะติอมิรอบๆ ถึ.กดุ&ง ซึ่&�งการเก�ดุแบบน��จุะเป3นการรบกวันอะติอมิรอบๆ ส�วันใหญ่�จุะเก�ดุจุากส��งเจุ�อปน (impurities)

เก�ดุเมิ��ออะติอมิถึ.กแทนท��ดุ�วัยอะติอมิอ��นอย.�ในติ2าแหน�งเดุ�มิ ซึ่&�งอาจุจุะมิ�ขนาดุใหญ่�กวั�าอะติอมิ

ใน lattice ซึ่&�งจุะท2าให�อะติอมิรอบๆ ถึ.กอดุ หร�อ อาจุจุะมิ�ขนาดุเล4กกวั�า ซึ่&�งจุะท2าให�อะติอมิรอบๆ ถึ.กดุ&ง ซึ่&�งการเก�ดุแบบน��จุะเป3นการรบกวันอะติอมิรอบๆ ส�วันใหญ่�จุะเก�ดุจุากส��งเจุ�อปน (impurities)

www.soton.ac.uk/.../deformation/introduction.htm http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/dislocations/images/substitutional-solute.gif

Interstitialcy DefectInterstitialcy DefectInterstitialcy DefectInterstitialcy Defect

เก�ดุเมิ��ออะติอมิท��เหมิ�อนกน (อย.�ในติ2าแหน�งปกติ�ของ lattice point) ไปอย.�ในติ2าแหน�ง interstitial position

เป3น defect ท��พบบ�อยใน lattice ท��มิ� low packing factor

เก�ดุเมิ��ออะติอมิท��เหมิ�อนกน (อย.�ในติ2าแหน�งปกติ�ของ lattice point) ไปอย.�ในติ2าแหน�ง interstitial position

เป3น defect ท��พบบ�อยใน lattice ท��มิ� low packing factor

ควัามิบกพร�องแบบน��เป3นควัามิบกพร�องท��เก�ดุจุากอ�ออนเข�าไปอย.�ผิ�ดุท��โดุยไปแทรกอย.�กบอ�ออนอ��น ซึ่&�งไมิ�ไดุ�อย.�ในติ2าแหน�งท��ถึ.กติ�องแติ�ไป เบ�ยดุอย.�กบอ�ออนอ��น เป3นเหติ�ให�ติ2าแหน�งของอ�ออนในผิล&กบางส�วันบ�ดุเบ��ยวัไปจุากร.ปเดุ�มิ ควัามิบกพร�องของผิล&กแบบน��เก�ดุข&�นไดุ�ง�ายมิาก โดุยเฉพาะอ�ออนของโลหะหร�อเก�ดุจุากผิล&กของ ธาติ�บางช่น�ดุท��ไมิ�น2าไฟฟ9า แติ�เมิ��อมิ�ธาติ�อ��น เป3นสารปลอมิปนอย.�ดุ�วัยกลบท2าให�มิ�สมิบติ�เป3นสารก&�งติวัน2า (Semiconductor) ไดุ�

https://www.chemistry.ohio-state.edu/~woodward/ch754/lect2003/ionic_cond_lect26.ppt

Frenkel defect : Frenkel defect : พบเมิ��อ อ�ออนกระโดุดุจุาก normal lattice point ไปยงติ2าแหน�ง interstitial site ซึ่&�งท2าให�เก�ดุ vacancy

Frenkel defect : Frenkel defect : พบเมิ��อ อ�ออนกระโดุดุจุาก normal lattice point ไปยงติ2าแหน�ง interstitial site ซึ่&�งท2าให�เก�ดุ vacancy

ควัามิบกพร�องแบบเฟรนเคล (Frenkel Defect)

http://www.gprecision.net/metallurgy-Defect-Crystals.html

ควัามิบกพร�องแบบช่อติติ0ก� (Schottky Defect)

ควัามิบกพร�องแบบน��เป3นควัามิไมิ�สมิบ.รณ์0ท��เก�ดุจุาก

อน�ภาคท��เป3นอ�ออนบวักและอ�ออนลบหายไป เป3นจุ2านวันเท�า ๆ กน ควัามิไมิ�

สมิบ.รณ์0แบบ น��ไมิ�ไดุ�ท2าให�อ2านาจุไฟฟ9าเก�ดุการเปล��ยนแปลงแติ�อย�างใดุ Schottky defect : Schottky defect :

พบในวัสดุ�ท��ฟอร0มิพนธะแบบอ�ออน�ก โดุยท��มิ� anion &

cation หายไปจุาก lattice เพ��อให�เก�ดุ

electrical neutrality มิกจุะพบในเซึ่รามิ�ก

Schottky defect : Schottky defect : พบในวัสดุ�ท��ฟอร0มิพนธะแบบอ�ออน�ก โดุยท��มิ� anion &

cation หายไปจุาก lattice เพ��อให�เก�ดุ

electrical neutrality มิกจุะพบในเซึ่รามิ�ก

https://www.chemistry.ohio-state.edu/~woodward/ch754/lect2003/ionic_cond_lect26.ppt

www.bss.phy.cam.ac.uk/~amd3/teaching/A_Donald...

http://www.gprecision.net/metallurgy-Defect-Crystals.html

http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/dislocations/images/raft3.jpg

DislocationDislocationDislocationDislocation

เป3น linear imperfection มิกจุะเก�ดุในผิล&กในขณ์ะท�เก�ดุ solidification ของวัสดุ� หร�อเมิ��อวัสดุ�มิ�การเปล��ยนร.ป

เก�ดุในวัสดุ�ท�กช่น�ดุ มิ� 2 แบบ

http://www.siliconfareast.com/screwdislocation.jpghttp://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/def_ge/kap_5/illustr/dislocation_3dim.jpg

Screw DislocationScrew DislocationScrew DislocationScrew Dislocation

http://www.material.science.sudeshnapaul.com/screw_dislocation.gif

ข�อบกพร�องเช่�งเส�นของผิล&กซึ่&�งมิ�เบอร0เกอร0สเวักเติอร0ขนานกบแนวัเส�นของดุ�สโลเคช่น

ข�อบกพร�องเช่�งเส�นของผิล&กซึ่&�งมิ�เบอร0เกอร0สเวักเติอร0ขนานกบแนวัเส�นของดุ�สโลเคช่น

www.klingereducational.com/index.php?p=produc...

Edge DislocationEdge DislocationEdge DislocationEdge Dislocation

http://courses.eas.ualberta.ca/eas421/diagramspublic/bergerslarge.gif

http://www.bss.phy.cam.ac.uk/~amd3/teaching/A_Donald/Crystalline_Solids_1.htmhttp://www.roymech.co.uk/images10/mixed_dislocations.gif

www.ic.arizona.edu/.../disclocation.html

ท�ศทางท�� dislocation ขยบไป = slip direction ซึ่&�งเป3นท�ศทางของ Burgers vector ของ Edge dislocations

www.tf.uni-kiel.de/.../backbone/r5_1_3.html

Surface defect

www.cartage.org.lb/.../Crystalline.htm http://www.scielo.br/img/revistas/mr/v6n2/16034f4.gif