Diffusion krybe

Diffusion krybning henviser til deformation af krystallinske faste stoffer ved diffusion af stillinger gennem deres krystalgitter. Diffusion krybning resulterer i plastisk deformation snarere end skørt brud af materialet.

Diffusion creep er mere følsomme over for temperatur end andre deformationsmekanismer. Det tager normalt sted ved høje homologe temperaturer. Diffusion krybning er forårsaget af migration af krystallinske defekter gennem gitter af en krystal, således at når en krystal udsættes for en større grad af kompression i en retning i forhold til en anden, mangler migrere til krystallen vender langs retningen af ​​komprimering, hvilket medfører en netto massetransport, der forkorter krystal i retningen med maksimal kompression. Migrationen af ​​defekter er til dels på grund af ledige stillinger, hvis migrationen er lig med en nettomasse transport i den modsatte retning.

Princip

Krystallinske materialer er aldrig perfekt på en mikroskala. Nogle steder af atomer i krystalgitteret kan være besat af punktdefekter, som "fremmede" partikler eller ledige stillinger. Ledige stillinger kan faktisk opfattes som kemiske stoffer selv, der derefter kan behandles ved hjælp af heterogene faseligevægte. Antallet af ledige stillinger kan også påvirkes med antallet af kemiske urenheder i krystalgitteret, hvis sådanne urenheder kræver dannelsen af ​​ledige stillinger til at eksistere i gitter.

En ledig stilling kan bevæge sig igennem krystalstrukturen, når den nærliggende partikel "springer" i den ledige stilling, således at stillingsopslag bevæger sig i kraft et sted i krystalgitteret. Kemiske bindinger skal brydes og nye bindinger skal dannes under processen, er derfor behov for en vis aktiveringsenergi. Flytning af en ledig stilling gennem en krystal bliver derfor lettere, når temperaturen er højere.

Den mest stabile tilstand vil være, når alle ledige stillinger bliver jævnt fordelt gennem krystal. Dette princip følger af Ficks lov:

I hvilke Jx står for fluxen af ​​ledige stillinger i retning X; Dx er en konstant for materialet i den retning og er forskellen i koncentration af stillinger i den retning. Loven gælder for alle de vigtigste retninger i -space, så x i formlen kan veksles til y eller z. Resultatet vil være, at de bliver jævnt fordelt over krystal, som vil resultere i den højeste entropi blanding.

Når en mekanisk belastning påføres krystallen, vil blive skabt nye stillinger i siderne vinkelret på retningen af ​​den laveste primære stress. De stillinger vil begynde at bevæge sig i retning af krystal planer vinkelret på den maksimale belastning. Nuværende teori hævder, at det elastiske stamme i nærheden af ​​en defekt er mindre mod aksen med størst forskellen komprimering, hvilket skaber en defekt kemisk spændingsgradient i krystal, der fører til netto akkumulering af fejl på ansigter maksimal komprimering ved diffusion. En strøm af stillinger er det samme som en strøm af partikler i den modsatte retning. Det betyder et krystallinsk materiale kan deformeres under en differential stress, af strømmen af ​​stillinger.

Meget mobile kemiske komponenter til erstatning for andre arter i gitteret kan også forårsage en netto forskellen masseoverførsel af kemiske arter inden krystallen selv ofte fremme forkortelse af rheologisk vanskeligere stof og øge deformation.

Typer af diffusion krybning

Diffusion af stillinger gennem en krystal kan ske på en række måder. Når ledige stillinger bevæge sig gennem krystal, dette kaldes Nabarro-Sild krybe. En anden måde, hvorpå ledige stillinger kan bevæge sig er langs korngrænserne, en mekanisme kaldet Coble krybe.

Når en krystal deformerer ved diffusion krybning til at rumme pladsproblemer fra samtidige korngrænse glidende dette kaldes granulat eller superplastisk flow. Diffusion krybning kan også være samtidig med pres løsning. Pres løsning er, ligesom Coble krybe, en mekanisme, hvor materialet bevæger sig langs korngrænser. Mens der i Coble krybe partiklerne bevæger sig med "tørre" diffusion, i tryk løsning, de bevæger sig i opløsning.

Flow love

Hver plastisk deformation af et materiale kan beskrives ved en formel i hvilken stammen afhænger af forskellen stress, kornstørrelse og en aktivering værdi i form af en Arrhenius-ligningen:

Hvor A er den konstante Diffusion Q aktiveringsenergien af ​​mekanismen, R gaskonstanten og T den absolutte temperatur. Eksponenterne n og m er værdier for følsomheden af ​​strømmen til stress og kornstørrelse henholdsvis. Værdierne for A, Q, n og m er forskellige for hver deformation mekanisme. For diffusion krybning, værdien af ​​n er normalt omkring 1. Værdien for m kan variere mellem 2 og 3. Det betyder Coble creep er mere følsomme over for kornstørrelse af et materiale: mindre let materiale med større korn kan deformeres ved Coble krybning end materialer med små korn.

Spor af diffusion krybning

Det er svært at finde klare mikroskala evidens for diffusion krybe i et krystallinsk materiale, da små strukturer er blevet identificeret som konkret bevis. Et materiale, der blev deformeret ved diffusion krybning kan have flade kerner. Equidimensional kerner uden gitter-foretrukken orientering kan være en indikation for superplastisk flow. I materialer, der blev deformeret under meget høje temperaturer, kan tunget korngrænser tages som bevis for diffusion krybning.

Diffusion creep er en mekanisme, hvorved volumenet af krystallerne kan stige. Større kornstørrelser kan være et tegn på, at diffusion creep var mere effektiv i et krystallinsk materiale.

  0   0
Forrige artikel 1951 i Frankrig
Næste artikel Charles Sherwood Noble

Kommentarer - 0

Ingen kommentar

Tilføj en kommentar

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tegn tilbage: 3000
captcha