Gleitsystem
Das Gleitsystem ist ein Begriff aus der Kristallmechanik. Er beschreibt mittels Gleitebene und Gleitrichtung die Verformung von Metallen durch Versetzungsbewegung.
Bei der plastischen Verformung werden diejenigen Versetzungen bewegt, in deren Gleitsystem die maximale Schubspannung herrscht. Die auf ein Gleitsystem wirkende Schubspannung wird durch die Orientierung des Gleitsystems zur anliegenden Spannung bestimmt. Durch die Versetzungsbewegung werden weitere Versetzungen erzeugt, die als Hindernisse die Versetzungsbewegungen erschweren. Als Resultat wird in den meisten metallischen Werkstoffen eine Verfestigung beobachtet. Bei fortschreitender Verformung verdreht sich das Kristallgitter so lange, bis in einem anderen Gleitsystem die maximale Schubspannung wirkt und dieses die weitere Verformung des Kristalls übernimmt. Die dafür notwendige Spannung wird im Allgemeinen höher als in dem zuerst aktiven Gleitsystem sein, was einen weiteren Beitrag zur Verfestigung darstellt.
Gleitebene
Die Gleitebenen bilden in einem Kristall die Ebenen zwischen Atomlagen mit dichtester Packung und großem Schichtabstand. In ihnen findet bei Verformung die Versetzungsbewegung statt, da die relativ kleinste kritische Schubspannung benötigt wird. Gleitebenen werden mit den in der Kristallographie üblichen millerschen Indizes gekennzeichnet. Typische Beispiele sind die {111}-Ebene im kubisch-flächenzentrierten Gitter und die {110}-, und {112}-Ebenen im kubisch-raumzentrierten Gitter. Im hexagonalen Kristallsystem ist meistens {0001} die Gleitebene.
{111}-Gleitebene in einem kubisch- flächenzentrierten Gitter
{110}-Gleitebene in einem kubisch- raumzentrierten Gitter
Gleitrichtung
Die Gleitrichtung ist die Richtung dich(tes)ter Atompackung und somit die Richtung, in die das Gleiten der Atomschichten mit relativ kleinstem Energieaufwand möglich ist. Typische Beispiele sind die <110>-Richtung im kubisch-flächenzentrierten Gitter und die <111>-Richtung im kubisch-raumzentrierten Gitter. Im hexagonalen Kristallsystem ist meistens <1120> Gleitrichtung.
Gleitsysteme der wichtigsten Kristallstrukturen
Aus den möglichen Gleitebenen und Gleitrichtungen ergeben sich verschiedene mögliche Gleitsysteme.
| Kristallstruktur | Gleitebene | Gleitrichtung | nichtparallele Ebenen | Gleitrichtungen pro Ebene | Anzahl Gleitsysteme | Anmerkung |
|---|---|---|---|---|---|---|
| kfz[1] | {111} | <110> | 4 | 3 | 12 | |
| krz[2] | {110} | <111> | 6 | 2 | 12 | |
| {112} | <111> | 12 | 1 | 12 | ||
| {123} | <111> | 24 | 1 | 24 | nicht in allen krz Metallen nachgewiesen | |
| hex[3] | {0001} | <1120> | 1 | 3 | 3 | |
| {1010} | <1120> | 3 | 1 | 3 | nicht in allen hex Metallen aktiv | |
| {1011} | <1120> | 6 | 1 | 6 | nicht in allen hex Metallen aktiv |
Durch die unterschiedlichen Gleitsysteme lässt sich auch die verschieden gute Verformbarkeit der Kristallstrukturen erklären: In kfz- und krz-Strukturen sind Systeme des gleichen Typs räumlich gleichmäßig verteilt, während in hex-Strukturen die leicht aktivierbaren {0001}<1120> Systeme eine Bewegung nur in einer Ebene ermöglichen. Daher ist für beliebige Verformungen immer der Beitrag der anderen Gleitsysteme (oder die mechanische Zwillingsbildung) notwendig, was aber in der Regel eine deutlich höhere Spannung benötigt.
Literatur
- G. Gottstein: Physikalische Grundlagen der Metallkunde. 3. Auflage. Springer, Berlin 2007, ISBN 978-3-540-71104-9.
- Gustav E. R. Schulze: Metallphysik. 2. Auflage. Springer, Wien 1974, ISBN 3-211-81113-3.
Einzelnachweise
- ↑ damask.mpie.de/Documentation/FCC, Übersicht aller Systeme und Kugelmodell.
- ↑ damask.mpie.de/Documentation/BCC, Übersicht aller Systeme und Kugelmodell.
- ↑ damask.mpie.de/Documentation/hex, Übersicht aller Systeme und Kugelmodell.