विरूपण यंत्रविन्यास

भूविज्ञान में, विरूपण तंत्र सूक्ष्म पैमाने पर होने वाली एक प्रक्रिया है जो किसी सामग्री की आंतरिक संरचना, आकार और आयतन में परिवर्तन के लिए जिम्मेदार है। इस प्रक्रिया में क्रिस्टल जाली संरचना के भीतर परमाणुओं का उनकी मूल स्थिति से तलीय असंततता और/या विस्थापन सम्मिलित है।[ ये छोटे परिवर्तन चट्टानों, धातुओं और प्लास्टिक जैसी सामग्रियों की विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं में संरक्षित हैं, और ऑप्टिकल या डिजिटल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके गहराई से अध्ययन किया जा सकता है।

प्रक्रियाएँ

भंगुर और तन्य परिस्थितियों में होने वाली विभिन्न तंत्र प्रक्रियाओं का सारांश। ये तंत्र भंगुर-नमनीय सेटिंग्स में ओवरलैप हो सकते हैं।

विरूपण तंत्रों को सामान्यतः भंगुर, नमनीय और भंगुर-नमनीय के रूप में जाना जाता है। उत्तरदायी ड्राइविंग तंत्र आंतरिक (उदाहरण के लिए संरचना, कण का आकार और जाली-पसंदीदा अभिविन्यास) और बाहरी (उदाहरण के लिए तापमान और द्रव दबाव) कारकों के बीच एक अंतरसंबंध है। ये तंत्र टेक्टोनिक घटनाओं की स्थितियों, रियोलॉजी, गतिशीलता और गति को बाधित करने के लिए चट्टानों में अध्ययन की गई सूक्ष्म संरचनाओं की एक श्रृंखला का उत्पादन करते हैं। दी गई शर्तों के तहत एक से अधिक तंत्र सक्रिय हो सकते हैं और कुछ तंत्र स्वतंत्र रूप से विकसित हो सकते हैं। विस्तृत सूक्ष्म संरचना विश्लेषण का उपयोग उन स्थितियों और समय को परिभाषित करने के लिए किया जा सकता है जिसके तहत कुछ सामग्रियों के लिए व्यक्तिगत विरूपण तंत्र हावी होते हैं। साधारण विरूपण तंत्र प्रक्रियाओं में सम्मिलित हैं:

• फ्रैक्चरिंग
• प्रलयकारी प्रवाह
• डिफ्यूज़िव मास ट्रांसफर
• ग्रेन-बाउंड्री स्लाइडिंग
• डिस्लोकेशन क्रीप
• गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण (पुनर्प्राप्ति)

फ्रैक्चरिंग

Main article: फ्रैक्चरिंग

सैन एंड्रियास फॉल्ट, कैलिफ़ोर्निया से ग्रेनाइटिक चट्टान के भीतर विभिन्न रूप से उन्मुख जोड़ों की उच्च सांद्रता की क्रॉस ध्रुवीकृत छवि। फ्रैक्चर के साथ कोई स्पष्ट विस्थापन नहीं।

फ्रैक्चरिंग एक भंगुर विरूपण प्रक्रिया है जो स्थायी रैखिक टूटना उत्पन्न करती है, जो सामग्री के भीतर विस्थापन के साथ नहीं होती है। ये रैखिक विराम या छिद्र स्वतंत्र या परस्पर जुड़े हो सकते हैं। फ्रैक्चरिंग होने के लिए, सामग्रियों की अंतिम ताकत को उस बिंदु तक पार करने की आवश्यकता होती है जहां सामग्री टूट जाती है। टूटने में उच्च अंतर तनाव (वस्तु पर लगने वाले अधिकतम और न्यूनतम तनाव के बीच का अंतर) के संचय से सहायता मिलती है। अधिकांश फ्रैक्चर दोषों में विकसित हो जाते हैं। हालाँकि, दोष शब्द का प्रयोग केवल तभी किया जाता है जब फ्रैक्चर विमान कुछ हद तक गति को समायोजित करता है। फ्रैक्चरिंग सभी पैमानों, माइक्रोफ़्रेक्चर से लेकर मैक्रोस्कोपिक फ्रैक्चर और चट्टानों में जोड़ों तक हो सकती है।

प्रलयकारी प्रवाह

Main article: अवचूर्णन (कम्युनिशन)

बहुत महीन दाने वाले मैट्रिक्स के भीतर गोल से उप-गोल दाने। फ्रैक्चर प्रक्रियाएं कण को एक-दूसरे के ऊपर पीसने/रोल करने/स्लाइड करने से अलग-अलग कण का गोलाकार स्वरूप बनाती हैं।

कैटाक्लासिस, या कम्युनिशन, एक गैर-लोचदार भंगुर तंत्र है जो निम्न से मध्यम समरूप तापमान, कम सीमित दबाव और अपेक्षाकृत उच्च तनाव दर के तहत संचालित होता है। यह केवल एक निश्चित विभेदक तनाव स्तर के ऊपर होता है, जो द्रव दबाव और तापमान पर निर्भर होता है। कैटाक्लासिस कण के फ्रैक्चर और कुचलने को समायोजित करता है, जिससे कण के आकार में कमी आती है, साथ ही कण की सीमाओं पर घर्षण के कारण फिसलन होती है और कण का कठोर शारीरिक घुमाव होता है। तीव्र कैटाक्लासिस फिसलन या भ्रंश सतहों के साथ पतले क्षेत्रों में होता है जहां अत्यधिक दाने के आकार में कमी होती है। चट्टानों में, कैटाक्लासिस एक एकजुट और महीन दाने वाली भ्रंश चट्टान बनाता है जिसे कैटाक्लासाइट कहा जाता है। अपरूपण के दौरान कैटाक्लास्टिक प्रवाह तब होता है जब एक चट्टान माइक्रोफ्रैक्चरिंग और घर्षणात्मक स्लाइडिंग द्वारा विकृत हो जाती है जहां छोटे फ्रैक्चर (माइक्रोक्रैक), और संबंधित चट्टान के टुकड़े एक दूसरे से आगे बढ़ते हैं। कैटाक्लास्टिक प्रवाह सामान्यतः डायजेनेटिक से निम्न-श्रेणी की मेटामॉर्फिक स्थितियों में होता है। हालाँकि, यह सामग्री के खनिज विज्ञान और छिद्र द्रव दबाव की सीमा पर निर्भर करता है। कैटाक्लास्टिक प्रवाह सामान्यतः अस्थिर होता है और गलती वाले विमानों पर स्लिप में विरूपण के स्थानीयकरण से समाप्त हो जाएगा।

ग्रेन-बाउंड्री स्लाइडिंग

ग्रेन (कण) बाउंड्री स्लाइडिंग एक प्लास्टिक विरूपण तंत्र है जहां क्रिस्टल घर्षण के बिना और प्रसार के परिणामस्वरूप खनिज समुच्चय में महत्वपूर्ण रिक्तियां उत्पन्न किए बिना एक दूसरे से आगे निकल सकते हैं। इस तंत्र से जुड़ी विरूपण प्रक्रिया को दानेदार सामग्री कहा जाता है। रिक्तियों की अनुपस्थिति ठोस-अवस्था विसरित द्रव्यमान स्थानांतरण, स्थानीय रूप से संवर्धित क्रिस्टल प्लास्टिक विरूपण, या कण सीमा द्रव के समाधान और अवक्षेपण के परिणामस्वरूप होती है। यह तंत्र पड़ोसी स्विचिंग द्वारा उत्पादित कम तनाव दर पर संचालित होता है। कण सीमा का खिसकना कण के आकार और तापमान पर निर्भर है। यह उच्च तापमान और बहुत महीन दाने वाले समुच्चय की उपस्थिति का पक्षधर है जहां प्रसार पथ अपेक्षाकृत छोटे होते हैं। इस तंत्र में काम करने वाले बड़े उपभेदों के परिणामस्वरूप जाली पसंदीदा अभिविन्यास या कण के किसी भी सराहनीय आंतरिक विरूपण का विकास नहीं होता है, कण की सीमा को छोड़कर कण के फिसलने को समायोजित करने के लिए; इस प्रक्रिया को सुपरप्लास्टिकिटी विरूपण कहा जाता है।

डिफ्यूज़िव मास ट्रांसफर

तंत्र के इस समूह में, क्रिस्टलोग्राफिक जाली में रिक्तियों के प्रवासन द्वारा तनाव को समायोजित किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल आकार में परिवर्तन होता है जिसमें विसरण द्वारा द्रव्यमान का स्थानांतरण सम्मिलित होता है। ये प्रवासन अधिकतम तनाव वाले स्थानों की ओर उन्मुख हैं और कण की सीमाओं द्वारा सीमित हैं; जो एक क्रिस्टलोग्राफिक आकार के कपड़े या तनाव को स्थिति में रखता है। इसका परिणाम एक अधिक उत्तम क्रिस्टल है। यह प्रक्रिया कण के आकार के प्रति संवेदनशील है और कम तनाव दर या बहुत उच्च तापमान पर होती है, और निम्न से उच्च संपीड़न तनाव वाले क्षेत्रों में जाली दोषों के प्रवासन द्वारा समायोजित की जाती है। विसरणीय द्रव्यमान स्थानांतरण के मुख्य तंत्र नाबारो-हेरिंग क्रीप, कोबल क्रीप और दबाव समाधान हैं।

नाबारो-हेरिंग क्रीप, या वॉल्यूम प्रसार, उच्च समजात तापमान पर फलन करता है और कण का आकार कण के आकार के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती तनाव-दर पर निर्भर होता है (जैसे-जैसे कण का आकार बढ़ता है, क्रीप दर घट जाती है)। नाबरो-हेरिंग क्रीप के दौरान, रिक्तियों का प्रसार क्रिस्टल जाली (माइक्रोटेक्टोनिक्स) के माध्यम से होता है, जिससे तनाव अक्ष के साथ कण बढ़ जाता है। नाबरो-हेरिंग क्रीप में तनाव पर निर्भरता कमजोर है।

कोबल क्रीप, या कण-सीमा प्रसार, तनाव अक्ष के साथ कण को लंबा करने के लिए कण-सीमाओं के साथ होने वाली रिक्तियों का प्रसार है। कोबल क्रीप में नाबारो-हेरिंग क्रीप की तुलना में कण के आकार पर अधिक निर्भरता होती है, और यह कम तापमान पर होता है जबकि शेष तापमान पर निर्भर रहता है। यह नाबारो-हेरिंग क्रीप की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है और प्लास्टिक परत के विरूपण में अधिक महत्वपूर्ण है।

तंत्र के इस समूह में, क्रिस्टलोग्राफिक जाली में रिक्तियों के प्रवासन द्वारा तनाव को समायोजित किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल आकार में परिवर्तन होता है जिसमें प्रसार द्वारा द्रव्यमान का स्थानांतरण सम्मिलित होता है। ये प्रवास अधिकतम तनाव वाले स्थलों की ओर उन्मुख हैं और कण की सीमाओं द्वारा सीमित हैं; जो एक क्रिस्टलोग्राफिक आकार के कपड़े या तनाव की स्थिति बनाता है। परिणाम एक अधिक उत्तम क्रिस्टल है।

डिसलोकेशन (विस्थापन) क्रीप

डिस्लोकेशन क्रीप एक गैर-रैखिक (प्लास्टिक) विरूपण तंत्र है जिसमें क्रिस्टल में रिक्तियां क्रिस्टल जाली के भीतर बाधा स्थलों पर सरकती हैं और चढ़ती हैं। क्रिस्टल जाली के भीतर ये प्रवास एक या अधिक दिशाओं में हो सकते हैं और बढ़े हुए अंतर तनाव के प्रभाव से उत्पन्न होते हैं। यह प्रसार रेंगने के सापेक्ष कम तापमान पर होता है। डिस्लोकेशन क्रीप में प्रस्तुत यांत्रिक प्रक्रिया को स्लिप कहा जाता है। मुख्य दिशा जिसमें अव्यवस्था होती है, उसे परमाणु संरचना में रिक्तियों और खामियों के परिणामस्वरूप स्लिप विमानों और कमजोर क्रिस्टलोग्राफिक झुकावों के संयोजन द्वारा परिभाषित किया जाता है। प्रत्येक अव्यवस्था के कारण क्रिस्टल का एक हिस्सा शेष क्रिस्टल के सापेक्ष, स्लिप प्लेन के साथ एक जाली बिंदु से स्थानांतरित हो जाता है। प्रत्येक क्रिस्टलीय सामग्री में क्रिस्टल जाली में परमाणुओं या आयनों के बीच अलग-अलग दूरी होती है, जिसके परिणामस्वरूप विस्थापन की लंबाई अलग-अलग होती है। वह वेक्टर जो विस्थापन की लंबाई और अभिविन्यास को दर्शाता है, बर्गर वेक्टर कहलाता है। मजबूत जाली पसंदीदा अभिविन्यास के विकास को अव्यवस्था रेंगने के साक्ष्य के रूप में व्याख्या किया जा सकता है क्योंकि अव्यवस्थाएं केवल विशिष्ट जाली विमानों में चलती हैं।

स्ट्रेन-हार्डनिंग के प्रभाव के कारण डिस्लोकेशन ग्लाइड बड़े स्ट्रेन उत्पन्न करने के लिए अपने आप फलन नहीं कर सकता है, जहां एक डिस्लोकेशन 'टेंगल' अन्य डिस्लोकेशन की गति को रोक सकता है, जो फिर अवरुद्ध अव्यवस्थाओं के पीछे ढेर हो जाता है जिससे क्रिस्टल को विकृत करना मुश्किल हो जाता है। . प्रसार और अव्यवस्था क्रीप एक साथ हो सकता है। तापमान, दबाव और तनाव दर की दी गई स्थितियों के तहत तनावग्रस्त सामग्री की प्रभावी चिपचिपाहट उस तंत्र द्वारा निर्धारित की जाएगी जो सबसे छोटी चिपचिपाहट प्रदान करती है। पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया का कुछ रूप, जैसे अव्यवस्था चढ़ाई या कण-सीमा प्रवास भी सक्रिय होना चाहिए। अव्यवस्था के खिसकने से क्रिस्टल अधिक स्थिर स्थिति में आ जाता है क्योंकि पहले से उपस्थित अपूर्णता दूर हो जाती है। इसमें भंगुर फ्रैक्चरिंग के लिए आवश्यक अंतर तनाव की तुलना में बहुत कम अंतर तनाव की आवश्यकता होती है। यह तंत्र खनिज को नुकसान नहीं पहुंचाता है या क्रिस्टल की आंतरिक शक्ति को कम नहीं करता है।

गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण

Main article: गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण

गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण विरूपण के दौरान कण में बचे आंतरिक तनाव को हटाने की प्रक्रिया है। यह एक ही खनिज के भीतर कण के आकार, आकार और अभिविन्यास में परिवर्तन के साथ एक सामग्री के पुनर्गठन से होता है। जब विरूपण समाप्त होने के बाद और विशेष रूप से उच्च तापमान पर पुनर्क्रिस्टलीकरण होता है, तो इस प्रक्रिया को स्थैतिक पुनर्क्रिस्टलीकरण या एनीलिंग कहा जाता है। गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण के परिणामस्वरूप कण के आकार में कमी आती है और स्थैतिक पुनर्क्रिस्टलीकरण के परिणामस्वरूप बड़े समतुल्य कण का निर्माण होता है।

गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण व्यापक रूप से कायापलट स्थितियों के तहत हो सकता है, और विकृत सामग्री के यांत्रिक गुणों को दृढ़ता से प्रभावित कर सकता है। गतिशील पुनर्क्रिस्टलीकरण दो अंत-सदस्य प्रक्रियाओं का परिणाम है: (1) उपदानों का गठन और घूर्णन (रोटेशन पुनर्क्रिस्टलीकरण) और (2) कण-सीमा प्रवास (माइग्रेशन पुनर्क्रिस्टलीकरण)।

1. रोटेशन पुनर्क्रिस्टलीकरण (सबग्रेन रोटेशन) एक सबग्रेन का प्रगतिशील गलत अभिविन्यास है क्योंकि अधिक अव्यवस्थाएं अव्यवस्था दीवार (चढ़ाई, क्रॉस-स्लिप और ग्लाइड के परिणामस्वरूप अव्यवस्थाओं का एक क्षेत्र) में चली जाती हैं, जो सीमा के पार क्रिस्टलोग्राफिक बेमेल को बढ़ाती है। अंततः, सीमा पार का गलत अभिविन्यास व्यक्तिगत कण (सामान्यतः 10-15° गलत अभिविन्यास) को पहचानने के लिए पर्याप्त रूप से बड़ा होता है। कण लंबे या रिबन-आकार के होते हैं, जिनमें कई उप-कण होते हैं, जिनमें निम्न-कोण उप-कण से उच्च-कोण सीमाओं तक एक विशेष क्रमिक संक्रमण होता है।
2. माइग्रेशन पुनर्क्रिस्टलीकरण (कण-सीमा प्रवास) वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा एक कण पड़ोसी कण की कीमत पर बढ़ता है। कम तापमान पर, कण सीमा की गतिशीलता स्थानीय हो सकती है, और कण सीमा उच्च अव्यवस्था घनत्व वाले पड़ोसी कण में उभर सकती है और कम तापमान कण सीमा प्रवासन, या उभार नामक प्रक्रिया द्वारा नए, छोटे, स्वतंत्र क्रिस्टल बना सकती है। पुनः क्रिस्टलीकरण. उत्पादित उभार मूल कण से अलग हो सकते हैं और उप-कण (निम्न-कोण) सीमाओं के निर्माण से नए कण का निर्माण कर सकते हैं, जो कण की सीमाओं में विकसित हो सकते हैं, या कण की सीमा के प्रवासन से विकसित हो सकते हैं। उभरे हुए पुनर्क्रिस्टलीकरण प्रायः ट्रिपल जंक्शनों पर पुराने कण की सीमाओं के साथ होता है। उच्च तापमान पर, बढ़ते कण में खपत किए गए कण की तुलना में कम अव्यवस्था घनत्व होता है, और उच्च तापमान वाले कण-सीमा प्रवासन क्रिस्टलीकरण द्वारा अव्यवस्थाओं को दूर करने के लिए कण की सीमा पड़ोसी कण के माध्यम से फैलती है। कण की सीमाएँ परिवर्तनशील कण के आकार के साथ लोबेट होती हैं, नए कण सामान्यतः वर्तमान उप-कण से बड़े होते हैं। बहुत अधिक तापमान पर, कण अत्यधिक लोबेट या अमीबॉइड होते हैं, लेकिन लगभग तनाव-मुक्त हो सकते हैं।

विरूपण तंत्र मानचित्र

विरूपण तंत्र मानचित्र किसी दी गई शर्तों के तहत लोड की गई सामग्री में प्रमुख विरूपण तंत्र का प्रतिनिधित्व करने का एक तरीका है। यह तकनीक सभी क्रिस्टलीय सामग्रियों, धातुकर्म के साथ-साथ भूवैज्ञानिक, पर भी लागू होती है। इसके अतिरिक्त, नैनोसंरचित या बहुत महीन कण सामग्री के लिए विरूपण मानचित्रों के उपयोग के संबंध में काम किया गया है। विरूपण तंत्र मानचित्रों में सामान्यतः किसी प्रकार के तापमान अक्ष के विरुद्ध प्लॉट किए गए तनाव को सम्मिलित किया जाता है, सामान्यतः तनाव दर की रूपरेखा के साथ अपरूपण मापांक बनाम समजात तापमान का उपयोग करके तनाव को सामान्य किया जाता है। सामान्यीकृत अपरूपण तनाव को लॉग स्केल पर प्लॉट किया जाता है। जबकि सामान्यीकृत अपरूपण तनाव बनाम समजात तापमान के प्लॉट सबसे साधारण हैं, विरूपण तंत्र मानचित्रों के अन्य रूपों में अपरूपण तनाव दर बनाम सामान्यीकृत अपरूपण तनाव और अपरूपण तनाव दर बनाम समजात तापमान सम्मिलित हैं। इस प्रकार तीसरे चर की रूपरेखा के साथ तनाव (सामान्यीकृत), तापमान (सामान्यीकृत), और तनाव दर में से किन्हीं दो का उपयोग करके विरूपण मानचित्र का निर्माण किया जा सकता है। एक तनाव/तनाव दर प्लॉट उपयोगी है क्योंकि पावर-लॉ तंत्र में तापमान की रूपरेखा होती है जो सीधी रेखाएं होती हैं।

परिचालन स्थितियों के दिए गए सेट के लिए, किसी दिए गए सामग्री के लिए प्रमुख तंत्र संचालन को निर्धारित करने के लिए गणना की जाती है और प्रयोग किए जाते हैं। प्रत्येक विरूपण तंत्र के लिए तंत्र के प्रकार के लिए संवैधानिक समीकरण विकसित किए गए हैं और मानचित्रों के निर्माण में उपयोग किए जाते हैं। सामग्री की सैद्धांतिक अपरूपण ताकत तापमान से स्वतंत्र है और मानचित्र के शीर्ष पर स्थित है, इसके नीचे प्लास्टिक विरूपण तंत्र के नियम हैं। विरूपण तंत्र के संवैधानिक समीकरणों का उपयोग करके मानचित्रों पर निरंतर तनाव दर आकृति का निर्माण किया जा सकता है जो मानचित्रों को बेहद उपयोगी बनाता है।

प्रक्रिया मानचित्र

सिंटरिंग, डिफ्यूजन बॉन्डिंग, हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग और इंडेंटेशन के लिए प्रक्रिया मानचित्र बनाने के लिए उसी तकनीक का उपयोग किया गया है।

निर्माण

उस तंत्र को चिह्नित करने के लिए बार-बार प्रयोग किए जाते हैं जिसके द्वारा सामग्री विकृत होती है। प्रमुख तंत्र वह है जो निरंतर विरूपण दर (तनाव दर) पर हावी होता है, हालांकि तनाव और तापमान के किसी भी स्तर पर, क्रीप और प्लास्टिसिटी तंत्र में से एक से अधिक सक्रिय हो सकते हैं। तापमान के एक फलन के रूप में तनाव को हल करके क्षेत्रों के बीच की सीमाएं विरूपण तंत्र के संवैधानिक समीकरणों से निर्धारित की जाती हैं। इन सीमाओं के साथ, दो पड़ोसी तंत्रों के लिए विरूपण दर समान हैं। कई प्रकाशित मानचित्रों के लिए उपयोग किया जाने वाला प्रोग्रामिंग कोड खुला स्रोत है और इसके विकास का एक संग्रह ऑनलाइन है।इन मानचित्रों को बनाने के लिए कई शोधकर्ताओं ने अपने कोड भी लिखे हैं।

एक विशिष्ट विरूपण तंत्र मानचित्र में मुख्य क्षेत्र और उनके संवैधानिक समीकरण निम्नलिखित उपखंडों में दिखाए गए हैं।

प्लास्टिसिटी क्षेत्र

प्लास्टिसिटी क्षेत्र विरूपण मानचित्र के शीर्ष पर है (उच्चतम सामान्यीकृत तनाव पर), और आदर्श ताकत द्वारा निर्धारित सीमा से नीचे है। इस क्षेत्र में तनाव दर में एक घातांकीय पद सम्मिलित होता है। यह समीकरण नीचे दिखाया गया है, जहां $\sigma _{s}$ लागू अपरूपण तनाव है, $\mu$ अपरूपण मापांक है, $\Delta E$ अव्यवस्था ग्लाइड के लिए ऊर्जा बाधा है, k बोल्ट्जमैन स्थिरांक है, और ${\widehat {\tau }}$ एथर्मल प्रवाह शक्ति है जो विस्थापन ग्लाइड में बाधाओं का एक फलन है।

${\dot {\gamma }}\propto ({\frac {\sigma _{s}}{\mu }})^{2}\exp[-{\frac {\Delta E}{kT}}(1-{\frac {\sigma _{s}}{\widehat {\tau }}})]$

पावर लॉ क्रीप क्षेत्र

इस क्षेत्र में, प्रमुख विरूपण तंत्र शक्ति कानून क्रीप है, जैसे कि तनाव दर एक तनाव प्रतिपादक n तक बढ़ाए गए तनाव के रूप में जाती है। इस क्षेत्र में अव्यवस्था रेंगने का बोलबाला है। इस तनाव प्रतिपादक का मान सामग्री और सूक्ष्म संरचना पर निर्भर है। यदि विरूपण स्लिप द्वारा हो रहा है, n=1-8, और कण सीमा स्लाइडिंग के लिए n=2 या 4। शक्ति कानून रेंगने के लिए सामान्य समीकरण इस प्रकार है, जहाँ $A_{2}$ अपरूपण तनाव दर और तनाव से संबंधित एक आयामहीन स्थिरांक है, μ अपरूपण मापांक है, B बर्गर वेक्टर है | बर्गर का वेक्टर, K के बोल्ट्जमैन स्थिरांक है, T तापमान है, n तनाव घातांक है, $\sigma _{s}$ लागू अपरूपण तनाव है, और $D_{eff}$ प्रभावी प्रसार स्थिरांक है.

${\dot {\gamma }}={\frac {A_{2}D_{eff}\mu b}{kT}}({\frac {\sigma _{s}}{\mu }})^{n}$

पावर लॉ क्रीप क्षेत्र के भीतर, कम तापमान पावर लॉ क्रीप के अनुरूप दो उपखंड होते हैं जो कोर नियंत्रित अव्यवस्था गति और उच्च तापमान पावर लॉ क्रीप पर हावी होते हैं जो जाली में प्रसार द्वारा नियंत्रित होते हैं। कम तापमान वाले कोर प्रसार, जिसे कभी-कभी पाइप प्रसार भी कहा जाता है, इसलिए होता है क्योंकि अव्यवस्थाएं अधिक तेजी से अव्यवस्था के पाइप-जैसे कोर के माध्यम से फैलने में सक्षम होती हैं। तनाव दर समीकरण में प्रभावी प्रसार गुणांक इस बात पर निर्भर करता है कि सिस्टम में कोर प्रसार या जाली प्रसार का प्रभुत्व है या नहीं और इसे निम्नानुसार सामान्यीकृत किया जा सकता है जहाँ $D_{v}$ वॉल्यूमेट्रिक जाली प्रसार स्थिरांक है, $a_{c}$ अव्यवस्था कोर के अनुरूप क्षेत्र है, $D_{c}$ कोर के लिए प्रसार गुणांक है, और B बर्गर का वेक्टर है।

$D_{eff}=D_{v}+10({\frac {\sigma _{s}}{\mu }})^{2}{\frac {a_{c}D_{c}}{b^{2}}}$ उच्च तापमान क्षेत्र में, प्रभावी प्रसार स्थिरांक केवल वॉल्यूमेट्रिक जाली प्रसार स्थिरांक होता है, जबकि कम तापमान पर प्रसार स्थिरांक अभिव्यक्ति द्वारा दिया जाता है $10({\frac {\sigma _{s}}{\mu }})^{2}{\frac {a_{c}D_{c}}{b^{2}}}$. इस प्रकार उच्च तापमान शक्ति कानून क्रीप क्षेत्र में, तनाव दर के रूप में चला जाता है $({\frac {\sigma _{s}}{\mu }})^{n}$, और कम तापमान बिजली कानून रेंगने वाले क्षेत्र में तनाव दर के रूप में चला जाता है $({\frac {\sigma _{s}}{\mu }})^{n+2}$.

विस्तारित प्रवाह क्षेत्र

प्रसार प्रवाह सामान्यतः अव्यवस्था रेंगने के नीचे का एक शासन है और सामग्री में बिंदु दोषों के प्रसार के कारण उच्च तापमान पर होता है। प्रसार प्रवाह को और अधिक विशिष्ट तंत्रों में विभाजित किया जा सकता है: नाबरो-हेरिंग क्रीप, कोबल क्रीप, और हार्पर-डोर्न क्रीप।

जबकि अधिकांश सामग्रियां नाबारो-हेरिंग क्रीप और कोबल क्रीप प्रदर्शित करेंगी, हार्पर-डोर्न क्रीप काफी दुर्लभ है, अल्युमीनियम, सीसा और विश्वास सहित कम तनाव वाली कुछ चुनिंदा सामग्रियों में ही इसकी रिपोर्ट की गई है।

नाबरो-हेरिंग क्रीप के समीकरण में जाली के भीतर रिक्ति प्रसार का प्रभुत्व है, जबकि कोबल क्रीप में कण की सीमाओं के भीतर रिक्ति प्रसार का प्रभुत्व है। इन तंत्रों का समीकरण नीचे दिखाया गया है $\sigma _{s}$ लागू अपरूपण प्रतिबल है, Ω परमाणु आयतन है, k बोल्ट्ज़मैन स्थिरांक है, d दाने का आकार है, T तापमान है, और $D_{eff}$ प्रभावी प्रसार गुणांक है.

${\dot {\gamma }}=\alpha ''{\frac {D_{eff}}{d^{2}}}{\frac {\Omega \sigma }{kT}}$ प्रभावी प्रसार गुणांक, $D_{eff}$= $D_{v}$ (वॉल्यूमेट्रिक प्रसार स्थिरांक) नाबारो-हेरिंग क्रीप के लिए जो उच्च तापमान पर हावी है, और $D_{eff}={\frac {\pi \delta }{d}}D_{b}$ (जहाँ $\delta$ कण सीमा की चौड़ाई है और $D_{b}$ कोबल क्रीप के लिए सीमा में प्रसार गुणांक है) जो कम तापमान पर हावी होता है।

इन समीकरणों से यह स्पष्ट हो जाता है कि सीमा प्रसार और जाली प्रसार के बीच की सीमा काफी हद तक कण के आकार पर निर्भर करती है। बड़े कण वाले सिस्टम के लिए, विरूपण तंत्र मानचित्र का नाबरो-हेरिंग जाली प्रसार क्षेत्र बहुत छोटे कण वाले मानचित्रों की तुलना में बड़ा होगा। इसके अतिरिक्त, दाने जितने बड़े होंगे, विसरणीय क्रीप उतना ही कम होगा और इस प्रकार बड़े दाने वाली सामग्रियों के लिए मानचित्र का पावर-लॉ क्रीप क्षेत्र बड़ा होगा। इस प्रकार कण सीमा इंजीनियरिंग रेंगने की दरों में हेरफेर करने की एक प्रभावी रणनीति है।

रीडिंग

दिए गए तनाव प्रोफ़ाइल और तापमान के लिए, बिंदु एक विशेष "विरूपण क्षेत्र" में स्थित है। यदि मान बिंदु को किसी क्षेत्र के केंद्र के पास रखते हैं, तो यह संभावना है कि प्राथमिक तंत्र जिसके द्वारा सामग्री विफल हो जाएगी, यानी: विफलता का प्रकार और दर, अनाज सीमा प्रसार, प्लास्टिसिटी, नाबरो-हेरिंग रेंगना, आदि। हालाँकि, यदि तनाव और तापमान की स्थिति बिंदु को दो विरूपण तंत्र क्षेत्रों के बीच की सीमा के पास रखती है तो हावी होने वाला तंत्र कम स्पष्ट है। व्यवस्था की सीमा के निकट एक साथ घटित होने वाले विरूपण के तंत्रों का संयोजन हो सकता है। विरूपण तंत्र मानचित्र उतने ही सटीक होते हैं जितने उनके निर्माण में किए गए प्रयोगों और गणनाओं की संख्या होती है।

किसी दिए गए तनाव और तापमान के लिए, सामग्री की तनाव दर और विरूपण तंत्र मानचित्र पर एक बिंदु द्वारा दिया गया है। विभिन्न सामग्रियों, क्रिस्टल संरचनाओं, बंधनों, अनाज के आकारों आदि के मानचित्रों की तुलना करके, प्लास्टिक प्रवाह पर इन सामग्रियों के गुणों का अध्ययन किया जा सकता है और सामग्रियों में विरूपण की अधिक संपूर्ण समझ प्राप्त की जा सकती है।

उदाहरण

सामग्री की सैद्धांतिक अपरूपण ताकत के ऊपर, एक प्रकार का दोष-रहित प्रवाह अभी भी हो सकता है, जो सामग्री को काटता है। ग्लाइड (किसी भी तापमान) या डिस्लोकेशन क्रीप (उच्च तापमान पर) के माध्यम से अव्यवस्था गति विरूपण मानचित्रों में उच्च तनाव पर पाया जाने वाला एक विशिष्ट तंत्र है।

पॉलिमर में विरूपण तंत्र

पॉलिमर पिघलने पर अपरूपण या तन्य तनाव के अधीन होने पर विभिन्न विरूपण तंत्र प्रदर्शित होते हैं। उदाहरण के लिए, एक पॉलिमर पिघल की लचीलापन बढ़ सकती है जब एक संदीपन, जैसे प्रकाश, बंधन टूटने के माध्यम से पॉलिमर श्रृंखलाओं के विखंडन का कारण बनती है। इस प्रक्रिया को श्रृंखला विखंडन के रूप में जाना जाता है। पॉलिमर पिघल (T < Tg) के निम्न तापमान शासन में, क्रेजिंग या अपरूपण बैंडिंग हो सकती है। पूर्व तंत्र दरार गठन जैसा दिखता है, लेकिन इस विरूपण तंत्र में वास्तव में छिद्रपूर्ण डोमेन या रिक्तियों द्वारा अलग किए गए फाइब्रिल का गठन सम्मिलित होता है। उत्तरार्द्ध तंत्र (अपरूपण बैंडिंग) में प्लास्टिक विरूपण के स्थानीयकृत क्षेत्रों का निर्माण सम्मिलित है, जो सामान्यतः पॉलिमर पिघल में अधिकतम अपरूपण बिंदु की स्थिति के पास उत्पन्न होता है। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि क्रैजिंग और शीयर बैंडिंग ग्लासी पॉलिमर में देखे जाने वाले विरूपण तंत्र हैं।

क्रिस्टलीय पॉलिमर के लिए, विरूपण तंत्र को नायलॉन जैसे क्रिस्टलीय पॉलिमर के लिए तनाव-तनाव वक्र द्वारा सबसे अच्छा वर्णित किया गया है। तनाव-तनाव व्यवहार चार विशिष्ट क्षेत्रों को प्रदर्शित करता है। पहला क्षेत्र रैखिक-लोचदार शासन है, जहां तनाव-तनाव व्यवहार बिना किसी प्लास्टिक विरूपण के लोचदार होता है। दूसरे क्षेत्र में विशिष्ट विरूपण तंत्र उत्पन्न हो रहा है, जहां प्लास्टिक विरूपण ट्विनिंग जैसी घटना के रूप में हो सकता है। तीसरा क्षेत्र गर्दन के गठन को दर्शाता है, और चौथे क्षेत्र को अस्थिरचित्त प्रवाह के कारण तनाव में भारी वृद्धि के रूप में जाना जाता है। इसके अतिरिक्त, क्षेत्र चार पॉलिमर रीढ़ की हड्डी के कुंडलित या मुड़े हुए अवस्था से संरेखण और बढ़ाव से मेल खाता है - जो अंततः फ्रैक्चर का कारण बनता है।