विसरण विसर्पण

डिफ्यूजन क्रीप (विसरण विसर्पण) का तात्पर्य क्रिस्टल लैटिस के माध्यम से रिक्तियों के प्रसार द्वारा क्रिस्टलीय ठोसों के विरूपण से है। डिफ्यूजन क्रीप के परिणामस्वरूप पदार्थ की भंगुर विफलता के स्थान पर 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 क्रीप 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 समतल पर चले जाते हैं, जिससे एक शुद्ध द्रव्यमान स्थानांतरण जो क्रिस्टल को अधिकतम संपीड़न की दिशा में अल्प कर देता है। दोषों का प्रवास आंशिक रूप से रिक्तियों के कारण होता है, जिसका प्रवासन विपरीत दिशा में नेट मास ट्रांसपोर्ट के बराबर 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 उपस्थित 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, 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:

$J_{x}=-D_{x}{\frac {\Delta C}{\Delta x}}$

जिसमें J_x का तात्पर्य दिशा x में रिक्तियों के प्रवाह ("प्रवाह") से है; D_x उस दिशा में पदार्थ के लिए एक स्थिरांक है और ${\Delta C}/{\Delta x}$ 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। वर्तमान सिद्धांत यह मानता है कि किसी दोष के पड़ोस में लोचदार तनाव सबसे बड़े अंतर संपीड़न की धुरी की ओर अल्प 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 पदार्थ 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 प्रायः रियोलॉजिकल रूप से अधिक कठिन पदार्थ को अल्प 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 प्रायः रियोलॉजी के अधिक कठिन पदार्थ को अल्प 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 प्रायः "कण" कहा जाता है) के माध्यम से चलती हैं, तो इसे नाबरो-हेरिंग क्रीप कहा जाता है। रिक्तियों को स्थानांतरित करने का एक अन्य तरीका कण की सीमाओं के साथ-साथ है, एक तंत्र जिसे कोबल क्रीप कहा जाता है।

जब एक क्रिस्टल एक साथ कण सीमा के खिसकने (कण की सीमाओं के साथ सम्पूर्ण कण की गति) से स्पेस की समस्याओं को समायोजित करने के लिए प्रसार से विकृत हो जाता है, तो इसे कणदार या सुपरप्लास्टिक प्रवाह कहा जाता है। प्रसार क्रीप दबाव समाधान के साथ-साथ भी हो सकता है। दबाव समाधान, कोबल क्रीप की तरह, एक तंत्र है जिसमें पदार्थ कण 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 पदार्थ के प्रत्येक प्लास्टिक विरूपण को एक सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसमें तनाव दर (${\dot {\epsilon }}$) अंतर तनाव (σ या σ_D) पर निर्भर करता है कण का आकार (d) और अरहेनियस समीकरण के रूप में एक सक्रियण मूल्य:

$\!{\dot {\epsilon }}=Ae^{\frac {-Q}{RT}}{\frac {\sigma ^{n}}{d^{m}}}$

जिसमें A प्रसार का स्थिरांक है, Q तंत्र की सक्रियण ऊर्जा है, R गैस स्थिरांक है और T पूर्ण तापमान (केल्विन में) है। घातांक n और m क्रमशः तनाव और कण के आकार के प्रति प्रवाह की संवेदनशीलता के मान हैं। प्रत्येक विरूपण तंत्र के लिए A, Q, n और m के मान भिन्न हैं। प्रसार क्रीप के लिए, n का मान सामान्यतः 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 पदार्थ के कण के आकार के प्रति अधिक संवेदनशील है: बड़े कण वाली पदार्थ छोटे कण वाली पदार्थ की तुलना में कोबल क्रीप द्वारा कम आसानी से विकृत हो सकती है।

डिफ्यूजन क्रीप के प्रभाव

किसी क्रिस्टलीय पदार्थ में प्रसार क्रीप के लिए स्पष्ट सूक्ष्म प्रमाण ढूंढना मुश्किल है, क्योंकि कुछ संरचनाओं को निश्चित प्रमाण के रूप में पहचाना गया है। एक पदार्थ जो प्रसार क्रीप से विकृत हो गई थी, उसमें चपटे दाने हो सकते हैं (तथाकथित आकार-पसंदीदा अभिविन्यास या एसपीओ वाले कण)। बिना लैटिस-वरीयता वाले अभिविन्यास (या एलपीओ) वाले समआयामी दाने सुपरप्लास्टिक प्रवाह के लिए एक संकेत हो सकते हैं। उन सामग्रियों में जो बहुत उच्च तापमान के तहत विकृत हो गए थे, लोबेट कण की सीमाओं को प्रसार क्रीप के प्रमाण के रूप में लिया जा सकता है।

डिफ्यूजन क्रीप एक तंत्र है जिसके द्वारा क्रिस्टल की मात्रा बढ़ सकती है। बड़े कण का आकार एक संकेत हो सकता है कि क्रिस्टलीय पदार्थ में प्रसार क्रीप अधिक प्रभावी था।

यह भी देखें

• क्रीप (विकृति)
• विकृति (अभियांत्रिकी)
• प्रसार
• डिस्लोकेशन क्रीप
• पदार्थ 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:पदार्थ क्षरण