Versetzungen sind ein grundlegendes Konzept in der Werkstofftechnik, das sich auf Defekte innerhalb einer Kristallstruktur bezieht, bei denen eine Fehlausrichtung des Kristallgitters vorliegt. Diese Fehlausrichtung stört die regelmäßige atomare Anordnung und beeinflusst die mechanischen Eigenschaften des Materials.

Es gibt verschiedene Arten von Versetzungen, darunter Stufenversetzungen, Schraubenversetzungen und gemischte Versetzungen, die jeweils eigene Merkmale und Mechanismen aufweisen. Stufenversetzungen beinhalten eine zusätzliche Halbebene von Atomen, die in das Kristall eingefügt wird, während Schraubenversetzungen durch eine helikale Verdrehung des Gitters entstehen.

Versetzungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bestimmung der Festigkeit und Duktilität von Materialien. Die Bewegung der Versetzungen, bekannt als Versetzungsgleiten, ermöglicht es Materialien, unter Belastung plastisch zu verformen. Die Geschwindigkeit, mit der sich Versetzungen bewegen, oder Versetzungsgeschwindigkeit, kann durch Faktoren wie Temperatur und Verunreinigungsgehalt beeinflusst werden.

In kubisch-flächenzentrierten (fcc) Metallen können sich Versetzungen relativ leicht bewegen, was zu deren charakteristischer hoher Duktilität beiträgt. Auf bestimmten kristallinen Ebenen, den sogenannten Basalebenen, neigen Versetzungen dazu, spezifische Muster zu bilden, die die Eigenschaften des Materials beeinflussen. Fortgeschrittene Konzepte wie Shockley-Teilverstzungen und Superdislokationen komplizieren das Verhalten von Materialien weiter.

Das Studium und die Manipulation von Versetzungen, bekannt als versetzungsabgestimmte funktionale Eigenschaften, sind entscheidend für die Entwicklung von Materialien mit gewünschten Eigenschaften. Versetzungsanordnungen, oder die Art und Weise, wie Versetzungen innerhalb eines Materials verteilt sind, können die mechanische Leistung erheblich beeinflussen und zu Innovationen bei der Herstellung stärkerer und widerstandsfähigerer Materialien führen.