Language
Country/Area
No result found
أنواع غير معروفة من انزلاق حدود الحبوب: كيف يختلف انزلاق راشنجر وانزلاق ليفشيتز؟
انزلاق حدود الحبوب (GBS) هو آلية تشوه المواد حيث تنزلق الحبوب ضد بعضها البعض تحت تأثير القوى الخارجية، وخاصة في درجات الحرارة العالية ومعدلات الانفعال المنخفضة، ويحدث عادة في المواد متعددة البلورات. ترتبط هذه الظاهرة بعملية الزحف، كما يؤثر شكل حدود الحبوب أيضًا على سرعة ومدى الانزلاق. عند درجات الحرارة المرتفعة، انزلاق حدود الحبوب هو حركة تمنع تشكل الشقوق بين الحبوب. بالنسبة للعديد من المواد، فإن الانزلاق Rachinger وانزلاق Lifshitz هما النوعان الأكثر شيوعًا، ولكن هناك اختلافات كبيرة بينهما.
يعتبر انزلاق راشنجر انزلاقًا مرنًا في الأساس، وتحتفظ الحبوب تقريبًا بشكلها الأصلي؛ بينما ينطوي انزلاق ليفشيتز على عمليات انتشار، مما يؤدي إلى تغييرات في شكل الحبوب.
مقارنة بين انزلاق راشينجر وانزلاق ليفشيتز
أثناء الزحف في درجات الحرارة المرتفعة، يتجلى انزلاق راشنجر بشكل أساسي في الانزلاق النسبي للحبوب مع الحفاظ على شكلها الأصلي تحت تأثير الضغط الخارجي. خلال هذه العملية، سوف يستمر الضغط الداخلي في النمو ليصل في النهاية إلى حالة التوازن مع الضغط المطبق خارجيًا. على سبيل المثال، عندما يتم تطبيق إجهاد شد أحادي المحور، تنزلق الحبيبات لاستيعاب التمدد، ويزداد عدد الحبيبات على طول اتجاه الإجهاد المطبق.
على النقيض من ذلك، فإن انزلاق ليفشيتز هو عملية وثيقة الصلة بانزلاق نابارو هيرينج وكوبل. في هذه الحالة، مع تطبيق الضغط، فإن انتشار الفراغات سوف يتسبب في تغيير شكل الحبيبات، مما يؤدي إلى امتدادها على طول اتجاه الضغط المطبق. لا يؤدي هذا إلى زيادة عدد الحبوب على طول اتجاه الضغط المطبق.
ومن خلال آليتي الانزلاق هاتين، يمكننا ملاحظة خصائص التشوه المختلفة، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم سلوك المواد في درجات الحرارة العالية.
آلية التوازن وحركة الخلع
عندما تنزلق الحبيبات المتعددة البلورات بالنسبة لبعضها البعض، لا بد من وجود آلية مقابلة للمساعدة في حدوث هذا الانزلاق وتجنب التداخل بين الحبيبات. ولتحقيق هذه الغاية، اقترح العلماء مجموعة متنوعة من آليات التوازن، بما في ذلك حركة الخلع، والتشوه المرن، وآلية التكيف الانتشاري. وخاصة في ظل الظروف الفائقة اللدونة، فإن دور حركة الخلع وانتشار حدود الحبوب له أهمية خاصة.
على سبيل المثال، عندما تكون المادة عند درجة حرارة فائقة اللدونة، يتم إصدار الخلع في المادة وامتصاصه بسرعة عند حدود الحبوب، مما يعمل على استقرار شكل الحبوب مع دعم تدفق المادة عند معدلات إجهاد عالية.
الأدلة التجريبية وتأثير المواد النانوية
تم ملاحظة ظاهرة انزلاق حدود الحبيبات تجريبياً في مجموعة متنوعة من المواد، بما في ذلك الملاحظات في بلورات كلوريد الصوديوم وأكسيد المغنيسيوم في عام 1962. كشفت هذه التجارب عن سلوك الانزلاق عند حدود الحبوب باستخدام تقنيات مجهرية. يؤدي ظهور المواد النانوية البلورية إلى حدوث انزلاق حدود الحبوب بشكل متكرر أثناء العمليات ذات درجات الحرارة العالية، لأن بنية حبيباتها الدقيقة أكثر عرضة للانزلاق في درجات الحرارة العالية والمنخفضة مقارنة بالحبيبات الخشنة.
يمكن أن يؤدي التحكم في حجم وشكل الحبوب إلى تقليل درجة انزلاق حدود الحبوب بشكل فعال، وهو أمر بالغ الأهمية في تصميم العديد من المواد.
دراسة حول التطبيقات في خيوط التنغستن
في خيوط التنغستن، وجد أن آلية الفشل الرئيسية هي انزلاق حدود الحبوب. مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل، فإن الانتشار بين حدود الحبوب يمكن أن يؤدي إلى الانزلاق وفي النهاية كسر الخيوط. ومن أجل إطالة عمر الخيط، قام الباحثون بتعديل التنغستن عن طريق إضافته إلى عناصر مثل الألومنيوم والسيليكون والبوتاسيوم لتقليل الانزلاق عند درجات الحرارة المرتفعة.
وفي الختام، فإن فهم الفرق الأساسي بين انزلاق راشنجر وانزلاق ليفشيتز أمر لا غنى عنه لتطوير المواد ذات درجات الحرارة العالية، وخاصة للبيئات القاسية مثل صناعات الطيران والسيارات. يمكن أن تساعد هذه المعرفة العلماء والمهندسين على تصميم مواد أكثر متانة لمواجهة التحديات المستقبلية. هل يمكننا العثور على الحلول الرئيسية لهذه المشاكل من خلال استكشاف علم المواد؟
