Identificazione delle dislocazioni nei materiali: tecniche sperimentali
Panoramica
Le dislocazioni sono difetti lineari nei reticoli cristallini che governano la deformazione plastica. La loro caratterizzazione richiede tecniche specializzate.
Metodi principali
1. Microscopia elettronica a trasmissione (TEM)
- Gold standard per imaging diretto.
- Campione a lamina sottile; elettroni ad alta energia.
- Le dislocazioni appaiono come linee scure (contrasto di deformazione) o tramite weak-beam dark-field per analisi del vettore di Burgers.
- Risoluzione: scala atomica.
2. Microscopia elettronica a scansione (SEM)
- Sensibile alla superficie; rileva affioramenti di dislocazione come pozzi di incisione o gradini dopo incisione chimica.
- Risoluzione inferiore al TEM ma campo visivo maggiore.
3. Diffrazione a raggi X (XRD)
- Non distruttiva; sensibile al volume.
- Allargamento dei picchi (Williamson-Hall) → densità di dislocazione.
- Diffusione diffusa / topografia a raggi X per distribuzione spaziale.
4. Tecniche di incisione
- Attacco chimico preferenziale nei nuclei di dislocazione → pozzi di incisione.
- Contati via ottica/SEM; fornisce densità e distribuzione.
- Incidenti specifici per materiale (es. Secco per Si, Murakami per acciaio).
5. Metodi ultrasonici
- Smorzamento delle onde ultrasoniche da dislocazioni → picchi di attrito interno (picco di Bordoni).
- Misura la densità di dislocazioni mobili.
6. Tecniche elettriche
- Cambiamenti di resistività (le dislocazioni diffondono elettroni).
- Spettroscopia transitoria a livelli profondi (DLTS) per dislocazioni elettricamente attive.
Criteri di selezione
La scelta dipende dal materiale, tipo di dislocazione (edge/screw), intervallo di densità, risoluzione spaziale necessaria, e se serve informazione di volume o superficie.