Burgersvektor: Was ist damit gemeint?

Vektor, der den Schließungsfehler eines Umlaufs um eine Versetzung angibt. Bei einer vollständigen Versetzung im kfz-Gitter ist er (a/2)<110>. Er bestimmt Art und Energie der Versetzung.

Japanische Bezeichnung: バーガースベクトル

„Burgersvektor“ kommt in 2 Übungsfragen aus 1 Thema vor, darunter Kristallbaufehler und Diffusion.

Fachgebiet: Kristallbaufehler und Diffusion

Selbst ausprobieren: Fragen zu Burgersvektor

Welche Beziehung besteht bei einer Stufenversetzung zwischen Burgersvektor und Versetzungslinie?

  1. ASie stehen senkrecht aufeinander
  2. BSie sind parallel zueinander
  3. CSie schließen stets 45° ein
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Lösung: A. Sie stehen senkrecht aufeinander

Eine Stufenversetzung entspricht einer zusätzlich in den Kristall eingeschobenen Halbebene von Atomen; ihr Burgersvektor b steht senkrecht auf der Versetzungslinie. Die Stufenversetzung gleitet in Richtung von b, und ihre Gleitebene ist eindeutig als die Ebene festgelegt, die b und die Versetzungslinie enthält. Parallel sind b und Versetzungslinie bei der Schraubenversetzung; da bei ihr die Gleitebene nicht eindeutig festgelegt ist, kann sie durch Quergleitung auf eine andere Gleitebene wechseln. Allgemeine Versetzungen sind gemischte Versetzungen dazwischen; entlang der Versetzungslinie ändert sich der Anteil von Stufen- und Schraubenkomponente kontinuierlich, und der Winkel ist nicht auf 45° festgelegt.

Der Burgersvektor einer vollständigen Versetzung in einem kfz-Metall ist (a/2)<110>. Welcher Wert kommt seinem Betrag bei Aluminium (Gitterkonstante 0,405 nm) am nächsten?

  1. Aca. 0,405 nm
  2. Bca. 0,351 nm
  3. Cca. 0,286 nm
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Lösung: C. ca. 0,286 nm

Der Betrag von (a/2)<110> ist (a/2) × √(1² + 1² + 0²) = a/√2, also 0,405/1,414 ≈ 0,286 nm. Das entspricht dem kürzesten Atomabstand im kfz-Gitter: Versetzungen wählen als Burgersvektor den kürzesten Gittertranslationsvektor in dichtest gepackter Richtung. Ca. 0,405 nm ist die Gitterkonstante selbst (Translation in <100>-Richtung); da die Versetzungsenergie proportional zu b² ist, wäre dies ungünstig. Ca. 0,351 nm wendet den krz-Wert (a/2)<111>, also √3a/2, an. Die elastische Energie einer Versetzung pro Längeneinheit beträgt etwa Gb²/2; Versetzungen mit kleinem b sind stabiler.

„Burgersvektor“ in den Erläuterungen

Fragen, in denen „Burgersvektor“ vorkommt (2)

  1. Welche Beziehung besteht bei einer Stufenversetzung zwischen Burgersvektor und Versetzungslinie?
  2. Der Burgersvektor einer vollständigen Versetzung in einem kfz-Metall ist (a/2)<110>. Welcher Wert kommt seinem Betrag bei Aluminium (Gitterkonstante 0,405 nm) am nächsten?

Verwandte Begriffe

Versetzung Kubisch-flächenzentriertes Gitter (kfz) Kubisch-raumzentriertes Gitter (krz) Diffusionskoeffizient Ficksche Gesetze Leerstelle

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