विसरण विसर्पण

डिफ्यूजन क्रीप क्रिस्टल लैटिस के माध्यम से रिक्ति दोष के प्रसार द्वारा क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों के विरूपण (यांत्रिकी) को संदर्भित करता है। प्रसार रेंगने से सामग्री की भंगुर विफलता के बजाय प्लास्टिक विरूपण होता है।

प्रसार रेंगना अन्य विरूपण तंत्रों की तुलना में तापमान के प्रति अधिक संवेदनशील है। यह विशेष रूप से उच्च समजात तापमान (अर्थात इसके पूर्ण पिघलने के तापमान के लगभग दसवें हिस्से के भीतर) पर प्रासंगिक हो जाता है। प्रसार रेंगना एक क्रिस्टल की जाली के माध्यम से क्रिस्टलोग्राफिक दोष के प्रवासन के कारण होता है, जैसे कि जब एक क्रिस्टल को दूसरे के सापेक्ष एक दिशा में संपीड़न की अधिक डिग्री के अधीन किया जाता है, तो दोष संपीड़न की दिशा के साथ क्रिस्टल के चेहरे पर चले जाते हैं, जिससे शुद्ध द्रव्यमान स्थानांतरण जो अधिकतम संपीड़न की दिशा में क्रिस्टल को छोटा करता है। दोषों का प्रवासन आंशिक रूप से रिक्तियों के कारण होता है, जिसका प्रवासन विपरीत दिशा में शुद्ध जन परिवहन के बराबर होता है।

सिद्धांत

क्रिस्टलीय पदार्थ कभी भी सूक्ष्म पैमाने पर परिपूर्ण नहीं होते हैं। क्रिस्टल जाली में परमाणुओं के कुछ स्थानों पर बिंदु दोषों का कब्जा हो सकता है, जैसे कि विदेशी कण या रिक्तियां। रिक्तियों को वास्तव में स्वयं रासायनिक प्रजातियों (या किसी मिश्रित प्रजाति/घटक का हिस्सा) के रूप में माना जा सकता है, जिनका उपचार विषम गिब्स चरण नियम का उपयोग करके किया जा सकता है। रिक्तियों की संख्या क्रिस्टल जाली में रासायनिक अशुद्धियों की संख्या से भी प्रभावित हो सकती है, यदि ऐसी अशुद्धियों के लिए जाली में रिक्तियों के निर्माण की आवश्यकता होती है।

एक रिक्ति क्रिस्टल संरचना के माध्यम से आगे बढ़ सकती है जब पड़ोसी कण रिक्ति में कूदता है, जिससे रिक्ति क्रिस्टल जाली में एक साइट पर प्रभावी रूप से चलती है। प्रक्रिया के दौरान रासायनिक बंधनों को तोड़ना होगा और नए बंधन बनाने होंगे, इसलिए एक निश्चित सक्रियण ऊर्जा की आवश्यकता होती है। तापमान अधिक होने पर क्रिस्टल के माध्यम से रिक्त स्थान को स्थानांतरित करना आसान हो जाता है।

सबसे स्थिर स्थिति वह होगी जब सभी रिक्तियाँ क्रिस्टल के माध्यम से समान रूप से फैली हुई हों। यह सिद्धांत फ़िक के नियम से अनुसरण करता है:

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

जिसमें जे_xदिशा x में रिक्तियों के फ्लक्स (प्रवाह) को दर्शाता है; डी_x उस दिशा में सामग्री के लिए एक स्थिरांक (गणित) है और ${\Delta C}/{\Delta x}$ उस दिशा में रिक्तियों की सघनता में अंतर है। कानून (x, y, z)-स्पेस में सभी प्रमुख दिशाओं के लिए मान्य है, इसलिए सूत्र में x को y या z के लिए बदला जा सकता है। इसका परिणाम यह होगा कि वे क्रिस्टल पर समान रूप से वितरित हो जाएंगे, जिसके परिणामस्वरूप मिश्रण की एन्ट्रॉपी उच्चतम होगी।

जब क्रिस्टल पर एक यांत्रिक तनाव लागू किया जाता 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 मानता है कि किसी दोष के पड़ोस में लोच (भौतिकी) तनाव (सामग्री विज्ञान) सबसे बड़े अंतर संपीड़न की धुरी की ओर छोटा होता है, जिससे क्रिस्टल के भीतर एक दोष रासायनिक संभावित ढाल (जाली तनाव के आधार पर) बनता है जो शुद्ध संचय की ओर जाता है प्रसार द्वारा अधिकतम संपीड़न के चेहरों पर दोषों का। रिक्तियों का प्रवाह विपरीत दिशा में कणों के प्रवाह के समान है। इसका मतलब यह है कि रिक्तियों के प्रवाह से एक क्रिस्टलीय सामग्री अलग-अलग तनाव के तहत विकृत हो सकती है।

जाली 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।

प्रसार रेंगने के प्रकार

क्रिस्टल के माध्यम से रिक्तियों का प्रसार कई तरीकों से हो सकता है। जब रिक्तियां क्रिस्टल के माध्यम से चलती हैं (भौतिक विज्ञान में इसे अक्सर अनाज कहा जाता है), तो इसे नाबरो-हेरिंग क्रीप कहा जाता है। रिक्तियों को स्थानांतरित करने का एक और तरीका अनाज सीमा के साथ है, एक तंत्र जिसे कोबल रेंगना कहा जाता है।

जब एक क्रिस्टल एक साथ अनाज सीमा स्लाइडिंग (अनाज सीमाओं के साथ पूरे अनाज की गति) से अंतरिक्ष की समस्याओं को समायोजित करने के लिए प्रसार रेंगने से विकृत हो जाता है, तो इसे दानेदार प्रवाह कहा जाता है। दबाव समाधान के साथ-साथ प्रसार रेंगना भी हो सकता है। दबाव समाधान, कोबल क्रीप 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 समाधान में वे समाधान (रसायन विज्ञान) में चलते हैं।

प्रवाह नियम

किसी सामग्री के प्रत्येक प्लास्टिक विरूपण को एक सूत्र द्वारा वर्णित किया जा सकता है जिसमें तनाव दर (${\dot {\epsilon }}$) अंतर तनाव (σ या σ) पर निर्भर करता है_D), अनाज का आकार (डी) 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 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।

प्रसार रेंगने के निशान

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

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