Eine atomistische Deutung der Verformbarkeit und Sprödigkeit

Abstract

Die mechanischen Eigenschaften von Gläsern, Metallen und sogar von Gummi werden einander ähnlicher, wenn die Prüfung der Stoffe unter Bedingungen stattfindet, bei denen der Einfluß gefahrvoller Fehlstellen ausgeschaltet ist und bei denen eine gleichartige Einwirkung der Atmosphäre auf die Trennung der chemischen Bindungen vorliegt. Die vorliegende Arbeit stellt einen Versuch dar, die verschiedenartige Auswirkung der Fehlstellen in Metallen und Gläsern zu erklären. Es wird eine Antwort auf die Frage gesucht: Warum sind reine Metalle plastisch verformbar und Gläser spröde? Die Reaktion von festen Körpern auf Schubbeanspruchungen und der Bruchvorgang werden nicht nur durch die Stärke der Kohäsionskräfte, sondern auch durch die Symmetrie der Atomanordnung und durch die Polarisierbarkeit der an dem Aufbau beteiligten Ionen beeinflußt. Plastische Formänderungen führen über Atomanordnungen, die durch erheblich asymmetrische Kraftfelder gekennzeichnet sind. Hierdurch werden die Energieschwellen zwischen den Gleichgewichtslagen bestimmt. Der absolute Abstand zwischen den Gleichgewichtslagen ist durch die Symmetrie im Aufbau der Substanz und durch die Richtung der Schubbeanspruchung gegeben. Die Aktivierungsenergie des Fließvorganges hingegen ist in erster Linie von der Polarisierbarkeit der Fließeinheiten abhängig und nimmt deshalb mit zunehmender Polarisierbarkeit der Ionen ab. Diese Vorstellung wird zur Erklärung der verschiedenen Grade der Sprödigkeit und Zähigkeit von Alkali-, Silber- und Thalliumhalogeniden herangezogen. Wenn die mechanischen Eigenschaften im wesentlichen das Ergebnis der Kohäsionskräfte wären, d. h. der COULOMBschen Kräfte zwischen den atomaren Bausteinen des Stoffes, so dürfte kein größerer Unterschied zwischen dem Verhalten von NaCl und AgCl bestehen. NaCl hingegen ist spröde, und AgCl kann bei Raumtemperatur plastisch verformt werden. Der Einfluß verschiedener Faktoren, z. B. der Symmetrie der Atomanordnung, der Temperatur, des Druckes, der Umgebung und der Elektronenkonfiguration der Ionen auf die Zähigkeit eines Stoffes werden besprochen. Die extreme Sprödigkeit von Gläsern wird begründet. Darüber hinaus werden Hinweise gegeben, wie sich die in der vorliegenden Arbeit dargelegten Anschauungen auf die Viskosität und auf Diffusionserscheinungen anwenden lassen.