विसरण विसर्पण: Difference between revisions
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डिफ्यूजन क्रीप (विसरण विसर्पण) का तात्पर्य क्रिस्टल लैटिस के माध्यम से रिक्तियों के प्रसार द्वारा क्रिस्टलीय ठोसों के विरूपण से है।<ref>Passchier & Trouw 1998; p. 257</ref> डिफ्यूजन क्रीप के परिणामस्वरूप सामग्री की भंगुर विफलता के बजाय प्लास्टिक विरूपण होता है। | डिफ्यूजन क्रीप (विसरण विसर्पण) का तात्पर्य क्रिस्टल लैटिस के माध्यम से रिक्तियों के प्रसार द्वारा क्रिस्टलीय ठोसों के विरूपण से है।<ref>Passchier & Trouw 1998; p. 257</ref> डिफ्यूजन क्रीप के परिणामस्वरूप सामग्री की भंगुर विफलता के बजाय प्लास्टिक विरूपण होता है। | ||
अन्य विरूपण तंत्रों की तुलना में डिफ्यूजन क्रीप तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील है। यह विशेष रूप से उच्च समजात तापमान पर (अर्थात इसके पूर्ण पिघलने के तापमान के लगभग दसवें हिस्से के भीतर) प्रासंगिक हो जाता है। विसरण रेंगना एक क्रिस्टल की | अन्य विरूपण तंत्रों की तुलना में डिफ्यूजन क्रीप तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील है। यह विशेष रूप से उच्च समजात तापमान पर (अर्थात इसके पूर्ण पिघलने के तापमान के लगभग दसवें हिस्से के भीतर) प्रासंगिक हो जाता है। विसरण रेंगना एक क्रिस्टल की लैटिस के माध्यम से क्रिस्टलीय दोषों के प्रवास के कारण होता है, जैसे कि जब एक क्रिस्टल को दूसरे के सापेक्ष एक दिशा में अधिक संपीड़न के अधीन किया जाता है, तो दोष संपीड़न की दिशा के साथ क्रिस्टल के चेहरे पर चले जाते हैं, जिससे एक शुद्ध द्रव्यमान स्थानांतरण जो क्रिस्टल को अधिकतम संपीड़न की दिशा में छोटा कर देता है। दोषों का प्रवास आंशिक रूप से रिक्तियों के कारण होता है, जिसका प्रवास विपरीत दिशा में शुद्ध जन परिवहन के बराबर होता है। | ||
==सिद्धांत== | ==सिद्धांत== | ||
क्रिस्टलीय पदार्थ सूक्ष्म स्तर पर कभी भी परिपूर्ण नहीं होते। क्रिस्टल | क्रिस्टलीय पदार्थ सूक्ष्म स्तर पर कभी भी परिपूर्ण नहीं होते। क्रिस्टल लैटिस में परमाणुओं के कुछ स्थानों पर बिंदु दोषों का अभिग्रहण हो सकता है, जैसे "एलियन" कण या रिक्तियाँ। रिक्तियों को वास्तव में स्वयं रासायनिक प्रजातियों (या किसी मिश्रित प्रजाति/घटक का हिस्सा) के रूप में माना जा सकता है, जिसे फिर विषमांगी चरण संतुलन का उपयोग करके उपचारित किया जा सकता है। रिक्तियों की संख्या क्रिस्टल लैटिस में रासायनिक अशुद्धियों की संख्या से भी प्रभावित हो सकती है, यदि ऐसी अशुद्धियों के लिए लैटिस में मौजूद रिक्तियों के गठन की आवश्यकता होती है। | ||
एक रिक्ति क्रिस्टल संरचना के माध्यम से आगे बढ़ सकती है जब पड़ोसी कण रिक्ति में "अकस्मात वृद्धि" लगाता है, ताकि रिक्ति क्रिस्टल | एक रिक्ति क्रिस्टल संरचना के माध्यम से आगे बढ़ सकती है जब पड़ोसी कण रिक्ति में "अकस्मात वृद्धि" लगाता है, ताकि रिक्ति क्रिस्टल लैटिस में एक साइट पर प्रभावी रूप से आगे बढ़े। प्रक्रिया के दौरान रासायनिक बंधनों को तोड़ने और नए बंधन बनाने की आवश्यकता होती है,<ref>Twiss & Moores 2000, p. 391</ref> इसलिए एक निश्चित सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, जब तापमान अधिक होता है तो क्रिस्टल के माध्यम से रिक्त स्थान को स्थानांतरित करना आसान हो जाता है। | ||
सबसे स्थिर स्थिति तब होगी जब सभी रिक्तियां क्रिस्टल के माध्यम से समान रूप से फैली हुई हों। यह सिद्धांत फ़िक के नियम से निम्नानुसार है: | सबसे स्थिर स्थिति तब होगी जब सभी रिक्तियां क्रिस्टल के माध्यम से समान रूप से फैली हुई हों। यह सिद्धांत फ़िक के नियम से निम्नानुसार है: | ||
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जिसमें ''J<sub>x</sub>'' का तात्पर्य दिशा ''x'' में रिक्तियों के प्रवाह ("प्रवाह") से है; ''D<sub>x</sub>'' उस दिशा में सामग्री के लिए एक स्थिरांक है और <math>{\Delta C}/{\Delta x}</math> उस दिशा में रिक्तियों की सांद्रता में अंतर है। नियम (''x'', ''y'', ''z'')-स्पेस में सभी प्रमुख दिशाओं के लिए मान्य है, इसलिए सूत्र में ''x'' को ''y'' या ''z'' के लिए आदान-प्रदान किया जा सकता है। परिणाम यह होगा कि वे क्रिस्टल पर समान रूप से वितरित हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम मिश्रण एन्ट्रॉपी होगी। | जिसमें ''J<sub>x</sub>'' का तात्पर्य दिशा ''x'' में रिक्तियों के प्रवाह ("प्रवाह") से है; ''D<sub>x</sub>'' उस दिशा में सामग्री के लिए एक स्थिरांक है और <math>{\Delta C}/{\Delta x}</math> उस दिशा में रिक्तियों की सांद्रता में अंतर है। नियम (''x'', ''y'', ''z'')-स्पेस में सभी प्रमुख दिशाओं के लिए मान्य है, इसलिए सूत्र में ''x'' को ''y'' या ''z'' के लिए आदान-प्रदान किया जा सकता है। परिणाम यह होगा कि वे क्रिस्टल पर समान रूप से वितरित हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम मिश्रण एन्ट्रॉपी होगी। | ||
जब क्रिस्टल पर यांत्रिक तनाव लागू होता है, तो सबसे कम मुख्य तनाव की दिशा के लंबवत पक्षों पर नई रिक्तियां बनाई जाएंगी। रिक्तियां अधिकतम तनाव के लंबवत क्रिस्टल विमानों की दिशा में आगे बढ़ना शुरू कर देंगी।<ref>Twiss & Moores 2000; p. 390-391</ref> वर्तमान सिद्धांत यह मानता है कि किसी दोष के पड़ोस में लोचदार तनाव सबसे बड़े अंतर संपीड़न की धुरी की ओर छोटा होता है, जिससे एक दोष रासायनिक क्षमता ग्रेडिएंट बनता है (लैटिस तनाव के आधार पर) क्रिस्टल के भीतर प्रसार द्वारा अधिकतम संपीड़न के समतल पर दोषों का शुद्ध संचय होता है। रिक्तियों का प्रवाह विपरीत दिशा में कणों के प्रवाह के समान है। इसका मतलब है कि एक क्रिस्टलीय सामग्री रिक्तियों के प्रवाह से, अंतर तनाव के तहत विकृत हो सकती है।लैटिस में अन्य प्रजातियों के लिए प्रतिस्थापन करने वाले अत्यधिक मोबाइल रासायनिक घटक क्रिस्टल के अंदर रासायनिक प्रजातियों के शुद्ध अंतर द्रव्यमान हस्तांतरण (यानी अलगाव) का कारण बन सकते हैं, जो अक्सर रियोलॉजिकल रूप से अधिक कठिन पदार्थ को छोटा करने और विरूपण को बढ़ाने को बढ़ावा देता है। | |||
लैटिस में अन्य प्रजातियों को प्रतिस्थापित करने वाले अत्यधिक मोबाइल रासायनिक घटक क्रिस्टल के अंदर रासायनिक प्रजातियों के शुद्ध अंतर द्रव्यमान हस्तांतरण (यानी पृथक्करण) का कारण बन सकते हैं, जो अक्सर [[रियोलॉजी]] के अधिक कठिन पदार्थ को छोटा करने और विरूपण को बढ़ाने को बढ़ावा देता है। | लैटिस में अन्य प्रजातियों को प्रतिस्थापित करने वाले अत्यधिक मोबाइल रासायनिक घटक क्रिस्टल के अंदर रासायनिक प्रजातियों के शुद्ध अंतर द्रव्यमान हस्तांतरण (यानी पृथक्करण) का कारण बन सकते हैं, जो अक्सर [[रियोलॉजी]] के अधिक कठिन पदार्थ को छोटा करने और विरूपण को बढ़ाने को बढ़ावा देता है। | ||
==डिफ्यूजन क्रीप के प्रकार== | ==डिफ्यूजन क्रीप के प्रकार== | ||
क्रिस्टल के माध्यम से रिक्तियों का प्रसार कई | क्रिस्टल के माध्यम से रिक्तियों का प्रसार कई प्रकार से हो सकता है। जब रिक्तियां क्रिस्टल (भौतिक विज्ञान में अक्सर "अनाज" कहा जाता है) के माध्यम से चलती हैं, तो इसे ''नाबरो-हेरिंग क्रीप'' कहा जाता है। रिक्तियों को स्थानांतरित करने का एक अन्य तरीका अनाज की सीमाओं के साथ-साथ है, एक तंत्र जिसे ''कोबल क्रीप'' कहा जाता है। | ||
जब एक क्रिस्टल एक साथ अनाज सीमा | जब एक क्रिस्टल एक साथ अनाज सीमा के खिसकने (कण की सीमाओं के साथ सम्पूर्ण कण की गति) से स्पेस की समस्याओं को समायोजित करने के लिए प्रसार रेंगने से विकृत हो जाता है, तो इसे दानेदार या सुपरप्लास्टिक प्रवाह कहा जाता है।<ref>Twiss & Moores 2000, p. 394</ref> प्रसार रेंगना दबाव समाधान के साथ-साथ भी हो सकता है। दबाव समाधान, कोबल रेंगने की तरह, एक तंत्र है जिसमें सामग्री अनाज की सीमाओं के साथ चलती है। जबकि कोबल क्रीप में कण "शुष्क" प्रसार द्वारा चलते हैं, दबाव वाले घोल में वे घोल में चलते हैं। | ||
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Revision as of 15:46, 29 November 2023
डिफ्यूजन क्रीप (विसरण विसर्पण) का तात्पर्य क्रिस्टल लैटिस के माध्यम से रिक्तियों के प्रसार द्वारा क्रिस्टलीय ठोसों के विरूपण से है।[1] डिफ्यूजन क्रीप के परिणामस्वरूप सामग्री की भंगुर विफलता के बजाय प्लास्टिक विरूपण होता है।
अन्य विरूपण तंत्रों की तुलना में डिफ्यूजन क्रीप तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील है। यह विशेष रूप से उच्च समजात तापमान पर (अर्थात इसके पूर्ण पिघलने के तापमान के लगभग दसवें हिस्से के भीतर) प्रासंगिक हो जाता है। विसरण रेंगना एक क्रिस्टल की लैटिस के माध्यम से क्रिस्टलीय दोषों के प्रवास के कारण होता है, जैसे कि जब एक क्रिस्टल को दूसरे के सापेक्ष एक दिशा में अधिक संपीड़न के अधीन किया जाता है, तो दोष संपीड़न की दिशा के साथ क्रिस्टल के चेहरे पर चले जाते हैं, जिससे एक शुद्ध द्रव्यमान स्थानांतरण जो क्रिस्टल को अधिकतम संपीड़न की दिशा में छोटा कर देता है। दोषों का प्रवास आंशिक रूप से रिक्तियों के कारण होता है, जिसका प्रवास विपरीत दिशा में शुद्ध जन परिवहन के बराबर होता है।
सिद्धांत
क्रिस्टलीय पदार्थ सूक्ष्म स्तर पर कभी भी परिपूर्ण नहीं होते। क्रिस्टल लैटिस में परमाणुओं के कुछ स्थानों पर बिंदु दोषों का अभिग्रहण हो सकता है, जैसे "एलियन" कण या रिक्तियाँ। रिक्तियों को वास्तव में स्वयं रासायनिक प्रजातियों (या किसी मिश्रित प्रजाति/घटक का हिस्सा) के रूप में माना जा सकता है, जिसे फिर विषमांगी चरण संतुलन का उपयोग करके उपचारित किया जा सकता है। रिक्तियों की संख्या क्रिस्टल लैटिस में रासायनिक अशुद्धियों की संख्या से भी प्रभावित हो सकती है, यदि ऐसी अशुद्धियों के लिए लैटिस में मौजूद रिक्तियों के गठन की आवश्यकता होती है।
एक रिक्ति क्रिस्टल संरचना के माध्यम से आगे बढ़ सकती है जब पड़ोसी कण रिक्ति में "अकस्मात वृद्धि" लगाता है, ताकि रिक्ति क्रिस्टल लैटिस में एक साइट पर प्रभावी रूप से आगे बढ़े। प्रक्रिया के दौरान रासायनिक बंधनों को तोड़ने और नए बंधन बनाने की आवश्यकता होती है,[2] इसलिए एक निश्चित सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसलिए, जब तापमान अधिक होता है तो क्रिस्टल के माध्यम से रिक्त स्थान को स्थानांतरित करना आसान हो जाता है।
सबसे स्थिर स्थिति तब होगी जब सभी रिक्तियां क्रिस्टल के माध्यम से समान रूप से फैली हुई हों। यह सिद्धांत फ़िक के नियम से निम्नानुसार है:
जिसमें Jx का तात्पर्य दिशा x में रिक्तियों के प्रवाह ("प्रवाह") से है; Dx उस दिशा में सामग्री के लिए एक स्थिरांक है और उस दिशा में रिक्तियों की सांद्रता में अंतर है। नियम (x, y, z)-स्पेस में सभी प्रमुख दिशाओं के लिए मान्य है, इसलिए सूत्र में x को y या z के लिए आदान-प्रदान किया जा सकता है। परिणाम यह होगा कि वे क्रिस्टल पर समान रूप से वितरित हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप उच्चतम मिश्रण एन्ट्रॉपी होगी।
जब क्रिस्टल पर यांत्रिक तनाव लागू होता है, तो सबसे कम मुख्य तनाव की दिशा के लंबवत पक्षों पर नई रिक्तियां बनाई जाएंगी। रिक्तियां अधिकतम तनाव के लंबवत क्रिस्टल विमानों की दिशा में आगे बढ़ना शुरू कर देंगी।[3] वर्तमान सिद्धांत यह मानता है कि किसी दोष के पड़ोस में लोचदार तनाव सबसे बड़े अंतर संपीड़न की धुरी की ओर छोटा होता है, जिससे एक दोष रासायनिक क्षमता ग्रेडिएंट बनता है (लैटिस तनाव के आधार पर) क्रिस्टल के भीतर प्रसार द्वारा अधिकतम संपीड़न के समतल पर दोषों का शुद्ध संचय होता है। रिक्तियों का प्रवाह विपरीत दिशा में कणों के प्रवाह के समान है। इसका मतलब है कि एक क्रिस्टलीय सामग्री रिक्तियों के प्रवाह से, अंतर तनाव के तहत विकृत हो सकती है।लैटिस में अन्य प्रजातियों के लिए प्रतिस्थापन करने वाले अत्यधिक मोबाइल रासायनिक घटक क्रिस्टल के अंदर रासायनिक प्रजातियों के शुद्ध अंतर द्रव्यमान हस्तांतरण (यानी अलगाव) का कारण बन सकते हैं, जो अक्सर रियोलॉजिकल रूप से अधिक कठिन पदार्थ को छोटा करने और विरूपण को बढ़ाने को बढ़ावा देता है।
लैटिस में अन्य प्रजातियों को प्रतिस्थापित करने वाले अत्यधिक मोबाइल रासायनिक घटक क्रिस्टल के अंदर रासायनिक प्रजातियों के शुद्ध अंतर द्रव्यमान हस्तांतरण (यानी पृथक्करण) का कारण बन सकते हैं, जो अक्सर रियोलॉजी के अधिक कठिन पदार्थ को छोटा करने और विरूपण को बढ़ाने को बढ़ावा देता है।
डिफ्यूजन क्रीप के प्रकार
क्रिस्टल के माध्यम से रिक्तियों का प्रसार कई प्रकार से हो सकता है। जब रिक्तियां क्रिस्टल (भौतिक विज्ञान में अक्सर "अनाज" कहा जाता है) के माध्यम से चलती हैं, तो इसे नाबरो-हेरिंग क्रीप कहा जाता है। रिक्तियों को स्थानांतरित करने का एक अन्य तरीका अनाज की सीमाओं के साथ-साथ है, एक तंत्र जिसे कोबल क्रीप कहा जाता है।
जब एक क्रिस्टल एक साथ अनाज सीमा के खिसकने (कण की सीमाओं के साथ सम्पूर्ण कण की गति) से स्पेस की समस्याओं को समायोजित करने के लिए प्रसार रेंगने से विकृत हो जाता है, तो इसे दानेदार या सुपरप्लास्टिक प्रवाह कहा जाता है।[4] प्रसार रेंगना दबाव समाधान के साथ-साथ भी हो सकता है। दबाव समाधान, कोबल रेंगने की तरह, एक तंत्र है जिसमें सामग्री अनाज की सीमाओं के साथ चलती है। जबकि कोबल क्रीप में कण "शुष्क" प्रसार द्वारा चलते हैं, दबाव वाले घोल में वे घोल में चलते हैं।
प्रवाह नियम
किसी सामग्री के प्रत्येक प्लास्टिक विरूपण को एक सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसमें तनाव दर () अंतर तनाव (σ या σ) पर निर्भर करता हैD), अनाज का आकार (डी) और अरहेनियस समीकरण के रूप में एक सक्रियण मूल्य:[5]
जिसमें A प्रसार का स्थिरांक है, Q तंत्र की सक्रियण ऊर्जा है, R गैस स्थिरांक है और T पूर्ण तापमान है (केल्विन (इकाइयाँ)इकाई) में)। घातांक n और m क्रमशः तनाव और अनाज के आकार के प्रति प्रवाह की संवेदनशीलता के मान हैं। प्रत्येक विरूपण तंत्र के लिए ए, क्यू, एन और एम के मान भिन्न हैं। प्रसार क्रीप के लिए, n का मान आमतौर पर 1 के आसपास होता है। m का मान 2 (नाबारो-हेरिंग क्रीप) और 3 (कोबल क्रीप) के बीच भिन्न हो सकता है। इसका मतलब है कि कोबल क्रीप किसी सामग्री के अनाज के आकार के प्रति अधिक संवेदनशील है: बड़े अनाज वाली सामग्री छोटे अनाज वाली सामग्री की तुलना में कोबल क्रीप द्वारा कम आसानी से विकृत हो सकती है।
डिफ्यूजन क्रीप के निशान
क्रिस्टलीय सामग्री में डिफ्यूजन क्रीप के लिए स्पष्ट सूक्ष्म प्रमाण खोजना मुश्किल है, क्योंकि कुछ संरचनाओं को निश्चित प्रमाण के रूप में पहचाना गया है। एक सामग्री जो डिफ्यूजन क्रीप से विकृत हो गई थी, उसमें चपटे दाने (तथाकथित आकार-पसंदीदा अभिविन्यास या एसपीओ वाले अनाज) हो सकते हैं। बिना लैटिस-वरीयता अभिविन्यास (या एलपीओ) वाले समआयामी अनाज सुपरप्लास्टिक प्रवाह के लिए एक संकेत हो सकते हैं।[6] उन सामग्रियों में जो बहुत उच्च तापमान के तहत विकृत हो गए थे, लोबेट अनाज की सीमाओं को डिफ्यूजन क्रीप के सबूत के रूप में लिया जा सकता है।[7] डिफ्यूजन क्रीप एक ऐसा तंत्र है जिसके द्वारा क्रिस्टल का आयतन बढ़ सकता है। बड़े दाने का आकार इस बात का संकेत हो सकता है कि क्रिस्टलीय सामग्री में डिफ्यूजन क्रीप अधिक प्रभावी था।
यह भी देखें
- रेंगना (विरूपण)
- विरूपण (इंजीनियरिंग)
- प्रसार
- अव्यवस्था रेंगना
- भौतिक विज्ञान
संदर्भ
साहित्य
- गोवर, आर.जे.डब्ल्यू. और सिम्पसन, सी.; 1992: प्राकृतिक रूप से विकृत, उच्च ग्रेड क्वार्टज़ोफेल्डस्पैटिक चट्टानों में चरण सीमा गतिशीलता: डिफ्यूजन क्रीप के लिए साक्ष्य, जर्नल ऑफ़ स्ट्रक्चरल जियोलॉजी '14', पी। 301-314.
- पास्चिएर, सी.डब्ल्यू. और ट्रौव, आर.ए.जे., 1998: माइक्रोटेक्टोनिक्स, स्प्रिंगर, ISBN 3-540-58713-6
- ट्विस, आर.जे. और मूरेस, ई.एम., 2000 (छठा संस्करण): स्ट्रक्चरल जियोलॉजी, डब्ल्यू.एच. फ्रीमैन एंड कंपनी, ISBN 0-7167-2252-6
श्रेणी:सामग्री क्षरण
