सूक्ष्म

सूक्ष्म पदार्थ की बहुत छोटी पैमाने की संरचना है, जिसे पदार्थ की तैयार सतह की संरचना के रूप में परिभाषित किया गया है, जैसा कि 25 × आवर्धन से ऊपर एक प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शी द्वारा प्रकट होता है। किसी पदार्थ की सूक्ष्म संरचना (जैसे धातु, पॉलिमर, सेरामोग्राफी या समग्र पदार्थ) भौतिक गुणों जैसे शक्ति, क्रूरता, लचीलापन, कठोरता, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च / निम्न तापमान व्यवहार या पहनने के प्रतिरोध को दृढ़ता से प्रभावित कर सकती है। बदले में ये गुण औद्योगिक व्यवहार में इन सामग्रियों के अनुप्रयोग को नियंत्रित करते हैं।

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपसे देखे जा सकने वाले छोटे पैमाने पर सूक्ष्म को अक्सरनैनोस्ट्रक्चरकहा जाता है, जबकि जिस संरचना में व्यक्तिगत परमाणुओं को व्यवस्थित किया जाता है उसे क्रिस्टल संरचना के रूप में जाना जाता है। जैविक नमूनों के नैनोस्ट्रक्चर को अतिसंरचनाकहा जाता है। किसी पदार्थ के यांत्रिक और भौतिक गुणों पर एक सूक्ष्म का प्रभाव मुख्य रूप से संरचना में सम्मलित या अनुपस्थित विभिन्न दोषों से नियंत्रित होता है। ये दोष कई रूप ले सकते हैं लेकिन प्राथमिक हैं छिद्र। भले ही वे छिद्र किसी पदार्थ की विशेषताओं की परिभाषा में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, इसलिए इसकी संरचना होती है। वास्तव में, कई सामग्रियों के लिए, एक ही समय में विभिन्न चरण सम्मलित हो सकते हैं। इन चरणों में अलग-अलग गुण होते हैं और यदि सही ढंग से प्रबंधित किया जाता है, तो पदार्थ के फ्रैक्चर को रोका जा सकता है।

तरीके
सामान्य वस्तुओं में मैक्रोस्ट्रक्चरल सुविधाओं में सूक्ष्म की अवधारणा देखी जा सकती है। गैल्वेनाइज्डस्टील, जैसे लैंप पोस्ट या रोड डिवाइडर के आवरण, ग्रे या सिल्वर के विभिन्न रंगों के इंटरलॉकिंग पॉलीगॉन के गैर-समान रूप से रंगीन पैचवर्क को प्रदर्शित करता है। प्रत्येक बहुभुज स्टील के नीचे की सतह का पालन करने वाले जस्ताका एक एकल क्रिस्टल है। जस्ता और सीसा दो सामान्य धातुएं हैं जो नग्न आंखों से दिखाई देने वाले बड़े क्रिस्टल (अनाज) बनाती हैं। प्रत्येक दाने में परमाणु सात 3डी स्टैकिंग व्यवस्था या क्रिस्टल लैटिस (क्यूबिक, टेट्राहेड्रल, हेक्सागोनल, मोनोक्लिनिक, ट्राइक्लिनिक, रॉमबोहेड्रल और ऑर्थोरोम्बिक) में से एक में व्यवस्थित होते हैं। मेट्रिसेस के संरेखण की दिशा आसन्न क्रिस्टल के बीच भिन्न होती है, जिससे जस्ती सतह पर इंटरलॉक किए गए अनाज के प्रत्येक प्रस्तुत चेहरे की परावर्तकता में भिन्नता होती है। औसत दाने के आकार को प्रसंस्करण स्थितियों और संरचना द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, और अधिकांश मिश्र धातुओं में बहुत छोटे दाने होते हैं जो नग्न आंखों से दिखाई नहीं देते हैं। यह पदार्थ की ताकत बढ़ाने के लिए है(हॉल-पेट सुदृढ़ीकरण देखें)।

सूक्ष्म कैरेक्टराइजेशन
माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषताओं की मात्रा निर्धारित करने के लिए, रूपात्मक और भौतिक संपत्ति दोनों की विशेषता होनी चाहिए। इमेज प्रोसेसिंग वॉल्यूम अंश, समावेशन आकृति विज्ञान, शून्य और क्रिस्टल अभिविन्यास जैसी रूपात्मक विशेषताओं के निर्धारण के लिए एक मजबूत तकनीक है। माइक्रोग्राफ प्राप्त करने के लिए, ऑप्टिकल और साथ ही इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का आमतौर पर उपयोग किया जाता है। भौतिक संपत्ति का निर्धारण करने के लिए, नैनोइंडेंटेशन माइक्रोन और सबमाइक्रोन स्तर में गुणों के निर्धारण के लिए एक मजबूत तकनीक है जिसके लिए पारंपरिक परीक्षण संभव नहीं है। तनन परीक्षण या गतिशील यांत्रिक विश्लेषण (डीएमए) जैसे पारंपरिक यांत्रिक परीक्षण केवल माइक्रोस्ट्रक्चरल गुणों के संकेत के बिना मैक्रोस्कोपिक गुणों को वापस कर सकते हैं। चूंकि, सजातीय के साथ-साथ विषम पदार्थ के स्थानीय माइक्रोस्ट्रक्चरल गुणों के निर्धारण के लिए नैनोइंडेंटेशन का उपयोग किया जा सकता है। उच्च क्रम वाले सांख्यिकीय मॉडल का उपयोग करके सूक्ष्म को भी चित्रित किया जा सकता है जिसके माध्यम से छवियों से जटिल सांख्यिकीय गुणों का एक सेट निकाला जाता है। फिर, इन गुणों का उपयोग कई अन्य स्टोकेस्टिक मॉडल बनाने के लिए किया जा सकता है।

सूक्ष्म संरचना का निर्माण
सूक्ष्म जनरेशन को स्टोचैस्टिक सूक्ष्म पुनर्निर्माण के रूप में भी जाना जाता है। कंप्यूटर-सिम्युलेटेड सूक्ष्म को वास्तविक सूक्ष्म की माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषताओं को दोहराने के लिए तैयार किया जाता है। ऐसी सूक्ष्म संरचनाओं को कृत्रिम सूक्ष्म संरचनाएँ कहा जाता है। सिंथेटिक सूक्ष्म का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाता है कि किसी संपत्ति के लिए कौन सी माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषता महत्वपूर्ण है। उत्पन्न और वास्तविक सूक्ष्म के बीच सांख्यिकीय समानता सुनिश्चित करने के लिए, सूक्ष्म को एक वास्तविक सूक्ष्म के आँकड़ों से मिलान करने के लिए पीढ़ी के बाद संशोधित किया जाता है। इस तरह की प्रक्रिया सैद्धांतिक रूप से अनंत कंप्यूटर सिम्युलेटेड सूक्ष्म की पीढ़ी को सक्षम करती है जो सांख्यिकीय रूप से समान हैं (समान आँकड़े हैं) लेकिन स्टोचैस्टिक रूप से भिन्न हैं (विभिन्न विन्यास हैं)।

सम्मिश्र पदार्थ का एक कंप्यूटर सिम्युलेटेड सूक्ष्म

छिद्र और संरचना का प्रभाव
एक सूक्ष्म में छिद्र, जब तक वांछित न हो, गुणों के लिए एक नुकसान है। वास्तव में, लगभग सभी सामग्रियों में, पदार्थ के टूटने के लिए एक छिद्र प्रारंभिक बिंदु होगा। यह दरारों के लिए दीक्षा बिंदु है। इसके अतिरिक्त, एक छिद्र से छुटकारा पाना आमतौर पर काफी कठिन होता है। बाद में वर्णित उन तकनीकों में उच्च तापमान प्रक्रिया सम्मलित है। हालाँकि, वे प्रक्रियाएँ भी कभी-कभी छिद्र को और भी बड़ा बना सकती हैं। थर्मल प्रक्रिया के दौरान बड़े समन्वय संख्या (कई कणों से घिरे) वाले छिद्र बढ़ते हैं। यह कणों के विकास के लिए तापीय ऊर्जा को एक प्रेरक शक्ति में परिवर्तित होने के कारण होता है जो छिद्र के विकास को प्रेरित करेगा क्योंकि उच्च समन्वय संख्या छिद्र की ओर वृद्धि को प्रतिबंधित करती है। कई सामग्रियों के लिए, यह उनके चरण आरेख से देखा जा सकता है कि एक ही समय में कई चरण सम्मलित हो सकते हैं। वे अलग-अलग चरण अलग-अलग क्रिस्टल संरचना प्रदर्शित कर सकते हैं, इस प्रकार विभिन्न यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं। इसके अतिरिक्त, ये विभिन्न चरण एक अलग सूक्ष्म (अनाज का आकार, अभिविन्यास) भी प्रदर्शित करते हैं। यह कुछ यांत्रिक गुणों में भी सुधार कर सकता है क्योंकि दरार विक्षेपण हो सकता है, इस प्रकार अंतिम टूटने को और आगे बढ़ा सकता है क्योंकि यह मोटे सूक्ष्म में अधिक टेढ़ा दरार पथ बनाता है।

सुधार तकनीक
कुछ स्थितियों में, पदार्थ को संसाधित करने के तरीके को बदलने से सूक्ष्म संरचना प्रभावित हो सकती है। एक उदाहरण टाइटेनियम मिश्र धातु TiAl6V4 है। इसकी सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों को एसएलएम (चयनात्मक लेजर मेल्टिंग) का उपयोग करके बढ़ाया जाता है जो पाउडर का उपयोग करके एक 3डी प्रिंटिंग तकनीक है और उच्च शक्ति वाले लेजर का उपयोग करके कणों को एक साथ पिघलाता है। सूक्ष्म में सुधार के लिए अन्य पारंपरिक तकनीक थर्मल प्रक्रियाएं हैं। वे प्रक्रियाएँ इस सिद्धांत पर निर्भर करती हैं कि तापमान में वृद्धि छिद्रों को कम करने या नष्ट करने के लिए प्रेरित करेगी। हॉट आइसोस्टैटिक प्रेसिंग (HIP) एक निर्माण प्रक्रिया है, जिसका उपयोग धातुओं की सरंध्रता को कम करने और कई सिरेमिक सामग्रियों के घनत्व को बढ़ाने के लिए किया जाता है। यह पदार्थ के यांत्रिक गुणों और कार्य क्षमता में सुधार करता है। एचआईपी प्रक्रिया एक सीलबंद पोत (उच्च दबाव) में एक आइसोस्टैटिक गैस दबाव के साथ-साथ उच्च तापमान के लिए वांछित पदार्थ को उजागर करती है। इस प्रक्रिया के दौरान उपयोग की जाने वाली गैस ज्यादातर आर्गन होती है। गैस को रासायनिक रूप से निष्क्रिय होना चाहिए जिससे कि इसके और नमूने के बीच कोई प्रतिक्रिया न हो। दबाव केवल भली भांति बंद बर्तन में गर्मी लगाने से प्राप्त होता है। हालाँकि, कुछ प्रणालियाँ आवश्यक दबाव स्तर को प्राप्त करने के लिए गैस पंपिंग को प्रक्रिया से जोड़ती हैं। पदार्थ पर लगाया गया दबाव समान होता है और सभी दिशाओं से आता है (इसलिए शब्द "समस्थैतिक")। जब कास्टिंग को एचआईपी के साथ इलाज किया जाता है, तो गर्मी और दबाव का एक साथ उपयोग प्लास्टिक विरूपण, रेंगना और प्रसार बंधन के संयोजन के माध्यम से आंतरिक रिक्तियों और माइक्रोप्रोरोसिटी को समाप्त करता है; यह प्रक्रिया घटक के थकान प्रतिरोध में सुधार करती है।

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 * अल्युमीनियम
 * क्रिस्टल की संरचना
 * चीनी मिट्टी