पुनर्प्राप्ति (धातु विज्ञान)

धातु विज्ञान में, पुनर्प्राप्ति एक प्रक्रिया है जिसमें किसी धातु या मिश्र धातु की विकृत अणुओं की स्थित ऊर्जा को उनकी क्रिस्टल संरचना दोष को हटाने या पुनर्व्यवस्थित करके अपनी संग्रहीत ऊर्जा को कम किया जा सकता है। ये दोष, प्रमुखत: अव्यवस्थाएं, पदार्थ के प्लास्टिक विकृति के द्वारा प्रस्तुत की जाती हैं और उपयुक्त की उपज शक्ति को बढ़ाने का कार्य करती हैं। क्योंकि पुनर्प्राप्ति द्वारा अव्यवस्था की घनता कम होती है, इस प्रक्रिया के साथ ही पदार्थ की शक्ति कम होने और एक समय समान तनिकता में वृद्धि होती है। इस परिणामस्वरूप, पुनर्प्राप्ति को परिस्थितियों के आधार पर लाभकारी या हानिकारक माना जा सकता है।

पुनर्प्राप्ति संबंधित है समान प्रक्रियाओं के साथ जैसे कि पुनःक्रिस्टलीकरण और अनावृत्ति, जिनमें प्रत्येक एक एनीलिंग (धातुकर्म) के चरण होते हैं। पुनर्प्राप्ति पुनर्क्रिस्टलीकरण के साथ प्रतिस्पर्धा करती है, क्योंकि दोनों संग्रहीत ऊर्जा द्वारा संचालित होते हैं, परंतु इसे पुनर्क्रिस्टलीकृत कण के केंद्रक के लिए एक आवश्यक शर्त भी माना जाता है। इसे ऐसा इसलिए कहा जाता है क्योंकि अव्यवस्थाओं में कमी के कारण विद्युत चालकता में सुधार होता है। यह दोष-मुक्त चैनल बनाता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों को एक बढ़ा हुआ माध्य मुक्त पथ मिलता है।

परिभाषा

पुनर्प्राप्ति, पुन: क्रिस्टलीकरण और कण वृद्धि के पदनामों के अंतर्गत आने वाली भौतिक प्रक्रियाओं को सटीक विधि से अलग करना प्रायः कठिन होता है। डोहर्टी एट अल. (1998) ने कहा:

' लेखक इस बात पर सहमत हुए हैं कि... पुनर्प्राप्ति को विकृत पदार्थों में होने वाली सभी एनीलिंग प्रक्रियाओं के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो उच्च-कोण कण सीमा के प्रवास के बिना होती हैं'

इस प्रकार इस प्रक्रिया को पुनर्क्रिस्टलीकरण और कण वृद्धि से अलग किया जा सकता है क्योंकि दोनों में उच्च-कोण कण सीमाओं की व्यापक गति होती है।

यदि विरूपण के समय पुनर्प्राप्ति होती है (ऐसी स्थिति जो उच्च तापमान प्रसंस्करण में सरल है) तो इसे 'गतिशील' कहा जाता है जबकि प्रसंस्करण के बाद होने वाली पुनर्प्राप्ति को 'स्थैतिक' कहा जाता है। मुख्य अंतर यह है कि गतिशील पुनर्प्राप्ति के समय, संग्रहीत ऊर्जा का परिचय जारी रहता है, जिसके परिणामस्वरूप एक प्रकार के गतिशील समता का रूप बनता है।

प्रक्रिया

चित्र 1. एक क्रिस्टल जाली में किनारे की अव्यवस्थाओं की एक श्रृंखला का विनाश और पुनर्गठन

चित्र 2. क्रिस्टल जाली में किनारे की अव्यवस्थाओं के विनाश और पुनर्गठन का एनीमेशन

विकृत संरचना

एक अत्यधिक विकृत धातु में एक विशाल संख्या में विकृतियाँ होती हैं, जो प्रमुख रूप से 'टैंगल' या 'वन' में फंसी होती हैं। कम स्टैकिंग दोष ऊर्जा वाली धातु में अव्यवस्था गति अपेक्षाकृत कठिन होती है और इसलिए विरूपण के बाद अव्यवस्था वितरण बड़े हिस्से में यादृच्छिक होता है। इसके विपरीत, मध्यम से उच्च स्टैकिंग दोष ऊर्जा वाली धातुएँ, जैसे। एल्यूमीनियम, एक सेलुलर संरचना बनाते हैं जहां कोशिका की दीवारें अव्यवस्थाओं की कड़े टैंगलों से बनी होती हैं। कोशिकाओं के आंतरिक भागों में तदनुसार अव्यवस्था घनत्व कम हो जाता है।

विनाश

प्रत्येक अव्यवस्था एक तनाव क्षेत्र से जुड़ी होती है जो पदार्थ की भंडारित ऊर्जा कुछ छोटी परंतु सीमित मात्रा का योगदान करती है। जब तापमान बढ़ता है - सामान्यतः अवशेष पिघलने के बिंदु से नीचे - तो विकृतियाँ गतिशील हो जाती हैं और वे स्लाइड, क्रॉस-स्लिप और क्लाइम्ब करने में सक्षम होती हैं। यदि अगर दो विपरीत चिन्ह की विकृतियाँ मिलती हैं तो वास्तविक रूप से वे रद्द हो जाती हैं और उनके योगदान को भंडारित ऊर्जा से हटा दी जाती है। जब समापन पूरा होता है, तब केवल एक प्रकार की अतिरिक्त विकृति बचेगी।

पुनर्व्यवस्था

समापन के बाद, बची हुई किसी भी विकृति को आदर्शित सरणियों में संरेखित किया जा सकता है जहाँ उनके व्यक्तिगत योगदान को उनके तन्तुभूक प्राणियों के आपसी चढ़ाव के कारण कम किया जाता है। सबसे सरल विषय है एक ऐसे दिशा अव्यवस्थाओं की एक श्रृंखला का जिनका बर्गर्स का सदिश एक समान हो। यह आदर्शित प्रकरण एक ही सिंगल स्लिप प्रणाली पर विकृत होने वाले एक सिंगल क्रिस्टल को मोड़कर बनाया जा सकता है जो मूल अनुशंसा 1949 में कैन द्वारा की गई थी। एज विकृतियाँ अपने आप को टिल्ट सीमाओं में पुनर्व्यवस्थित कर देंगी, एक कम-कोण दाना सीमा का सरल उदाहरण है।

कण सीमा सिद्धांत पूर्वगणना करता है कि सीमा असंगति में वृद्धि सीमा की ऊर्जा को बढ़ाएगी, परंतु विकृति प्रति ऊर्जा को कम करेगी। इस प्रकार, कम और अधिक असंगत सीमाएँ उत्पन्न करने के लिए एक प्रेरक शक्ति होता है। अत्यधिक विकृत, पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थों में परिस्थिति स्वाभाविक रूप से अधिक जटिल होती है। विभिन्न बर्गर के सदिश वाली बहुत सारी विकृतियाँ एक-दूसरे के साथ प्रविष्ट हो सकती हैं और जटिल 2-डी नेटवर्क बनाने के लिए सहयोग कर सकती हैं।

उपसंरचना का विकास

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विकृत संरचना प्रायः एक 3-डी कोशिका संरचना होती है जिसकी दीवारें अव्यवस्था वाली उलझनों से युक्त होती हैं। जैसे-जैसे पुनर्प्राप्ति आगे बढ़ती है, ये कोशिका दीवारें एक वास्तविक उपकण संरचना की ओर संक्रमण से गुजरती है। यह बाहरी अव्यवस्थाओं के क्रमिक उन्मूलन और शेष अव्यवस्थाओं को निम्न-कोण कण सीमाओं में पुनर्व्यवस्थित करने के माध्यम से होता है।

उप-कण निर्माण के बाद उप-कण का मोटा होना होता है, जहां औसत आकार बढ़ जाता है जबकि उप-कणों की संख्या घट जाती है। इससे कण की सीमा का कुल क्षेत्रफल कम हो जाता है और इसलिए पदार्थ में संग्रहीत ऊर्जा कम हो जाती है। उप-कण मोटे कण में कण की वृद्धि के साथ कई विशेषताएं होती हैं।

यदि उप-संरचना को त्रिज्या R और सीमा ऊर्जा γ_s के गोलाकार उपसमूहों की एक श्रृंखला के रूप में अनुमानित किया जा सकता है; संग्रहित ऊर्जा एक समान है; और सीमा पर बल समान रूप से वितरित है, प्रेरक दबाव P द्वारा दिया गया है:

$P=-\alpha \;R{\frac {d}{dR}}\left({\frac {\gamma \;_{s}}{R}}\right)\,\!$

चूँकि γ_s आस-पास के उप-कणों की सीमा गलत अभिविन्यास पर निर्भर है, मोटे होने के समय प्रेरक दबाव सामान्यतः स्थिर नहीं रहता है।

संदर्भ

• RD Doherty; DA Hughes; FJ Humphreys; JJ Jonas; D Juul Jenson; ME Kassner; WE King; TR McNelley; HJ McQueen; AD Rollett (1997). "Current Issues In Recrystallisation: A Review". Materials Science and Engineering. A238: 219–274.