भंगुरता: Difference between revisions
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[[Image:Cast iron tensile test.JPG|thumb|200px|[[कच्चा लोहा]] टेन्साइल टेस्टपीस में भंगुरता फ्रैक्चर]]सामग्री '''भंगुरता''' के कारण [[तनाव (भौतिकी)]] के अधीन होती है, तो यह थोड़ा कोमल और महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण के बिना भंग हो जाती है। भंगुरता सामग्री फ्रैक्चर से पूर्व अपेक्षाकृत अल्प [[ऊर्जा]] को अवशोषित करती है, यहां तक कि सामग्री की उच्च शक्ति भी अवशोषित करती है। ब्रेकिंग प्रायः तीव्र ध्वनि के साथ होती है। | |||
जब सामग्री विज्ञान में उपयोग किया जाता है, तो यह सामान्यतः उन सामग्रियों पर प्रस्तावित होता है जो विफल होने से पूर्व अधिक अल्प या कोई [[प्लास्टिसिटी (भौतिकी)|प्लास्टिक विरूपण]] नहीं होने पर विफल हो जाते हैं। प्रमाण खंडित हुए भागों का संयुग्मन करता है, जो उचित फिट होना चाहिए क्योंकि कोई प्लास्टिक विरूपण नहीं हुआ है। | |||
== विभिन्न सामग्रियों में भंगुरताता == | |||
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=== [[ पॉलीमर ]] === | === [[ पॉलीमर ]] === | ||
पॉलिमर की यांत्रिक विशेषताएं | पॉलिमर की यांत्रिक विशेषताएं कक्ष के तापमान के निकट प्रति संवेदनशील हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, पॉली (मिथाइल मेथैक्रिलेट) तापमान 4˚C पर अत्यधिक भंगुरता हो जाता है,<ref>{{cite book |last1=Callister Jr. |first1=William D. |last2=Rethwisch |first2=David G. |title=सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग की बुनियादी बातों|date=2015 |publisher=Wiley |isbn=978-1-119-17548-3 |edition=5}}</ref> किन्तु बढ़े हुए तापमान के साथ बढ़ी हुई तन्यता का अनुभव किया जाता है। | ||
अक्रिस्टलीय | अक्रिस्टलीय बहुलक होते हैं जो विभिन्न तापमानों पर भिन्न-भिन्न व्यवहार कर सकते हैं। वे अल्प तापमान (ग्लासी क्षेत्र) पर कांच के प्रकार व्यवहार कर सकते हैं, मध्यवर्ती तापमान (चमड़े या कांच संक्रमण क्षेत्र) पर रबड़ के प्रकार ठोस, और उच्च तापमान पर चिपचिपा तरल (रबड़ जैसा प्रवाह और चिपचिपा प्रवाह क्षेत्र) होता है। इस व्यवहार को विस्कोलेस्टिक व्यवहार के रूप में जाना जाता है। ग्लासी क्षेत्र में, अक्रिस्टलीय बहुलक दृढ़ और भंगुरता होता है। बढ़ते तापमान के साथ, बहुलक अल्प भंगुरता हो जाता है। | ||
=== | === धातु === | ||
कुछ धातुएं अपने स्लिप (पदार्थ विज्ञान) प्रणालियों के कारण | कुछ धातुएं अपने स्लिप (पदार्थ विज्ञान) प्रणालियों के कारण भंगुरता गुण प्रदर्शित करती हैं। किसी धातु में जितनी अधिक स्लिप प्रणालियाँ होती हैं, वह उतनी ही अल्प भंगुरता होती है, क्योंकि इनमें से अनेक स्लिप प्रणालियों के साथ प्लास्टिक विरूपण हो सकता है। इसके विपरीत, स्लिप प्रणाली के साथ, अल्प प्लास्टिक विरूपण हो सकता है, और धातु अधिक भंगुरता होती है। उदाहरण के लिए, एचसीपी (हेक्सागोनल [[समान गोलों की निविड संकुलन|क्लोज पैक्ड]]) धातुओं में कुछ सक्रिय स्लिप प्रणाली होती हैं, और जो सामान्यतः भंगुरता होते हैं। | ||
=== | === चीनी मिट्टी === | ||
अव्यवस्था गति | अव्यवस्था गति की कठिनाई के कारण सिरेमिक सामान्यतः भंगुरता होते हैं। क्रिस्टलीय सिरेमिक में कुछ प्रणालियां ऐसी होती हैं जो अव्यवस्था के साथ आगे बढ़ने में सक्षम होती हैं, जिससे विरूपण कठिन हो जाता है और सिरेमिक अधिक भंगुरता हो जाता है। | ||
सिरेमिक सामग्री सामान्यतः [[आयनिक बंध]] | सिरेमिक सामग्री सामान्यतः [[आयनिक बंध|आयनिक बंधन]] प्रदर्शित करती है। आयनों के विद्युत आवेश और उनके समान आवेशित आयनों के प्रतिकर्षण के कारण, स्लिप आगे प्रतिबंधित होती हैं। | ||
== | == भंगुरता सामग्री परिवर्तित करना == | ||
सामग्री को अधिक | सामग्री को अधिक भंगुरता या अल्प भंगुरता बनने के लिए परिवर्तित किया जा सकता है। | ||
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[[Image:Brittle v ductile stress-strain behaviour.png|thumb|200px| | [[Image:Brittle v ductile stress-strain behaviour.png|thumb|200px|भंगुरता और नमनीय सामग्री के लिए तनाव घटता की तुलना करने वाला आरेख ]]जब कोई सामग्री अपनी शक्ति की सीमा तक पहुंच जाती है, तो उसके निकट सामान्यतः विरूपण या फ्रैक्चर का विकल्प होता है। स्वाभाविक रूप से [[निंदनीय]] धातु को प्लास्टिक विरूपण (अनाज के आकार को अल्प करना, वर्षा को दृढ़ करना, जटिल परिक्षण करना, आदि) के तंत्र को बाधित करके दृढ़ बनाया जा सकता है, किन्तु यदि इसे शिखर पर ले जाया जाता है, तो फ्रैक्चर अधिक संभावित परिणाम बन जाता है, और सामग्री भंगुरता हो सकती है। इसलिए भौतिक दृढ़ता में सुधार करना संतुलित कार्य होता है। | ||
स्वाभाविक रूप से | स्वाभाविक रूप से भंगुरता सामग्री, जैसे कांच, को प्रभावी रूप से करना कठिन नहीं है। इस प्रकार की अधिकांश प्रौद्योगिकी में दो [[फ्रैक्चर सख्त तंत्र|तंत्र]] सम्मिलित होता है: विस्तारित होने वाली दरार की नोक को विक्षेपित करना या अवशोषित करना या सावधानीपूर्वक नियंत्रित अवशिष्ट तनाव उत्पन्न करना जिससे कि कुछ अनुमानित स्रोतों से दरारें बंद हो जाएं। पूर्व सिद्धांत का उपयोग [[ लेमिनेट किया हुआ कांच |लैमिनेटेड ग्लास]] में किया जाता है जहां ग्लास की दो शीट्स को [[पॉलीविनाइल ब्यूटिरल]] की इंटरलेयर द्वारा पृथक किया जाता है। पॉलीविनाइल ब्यूटिरल, [[viscoelastic|विस्कोलेस्टिक]] पॉलीमर के रूप में, बढ़ती दरार को अवशोषित करता है। दूसरी विधि का उपयोग दृढ़ कांच और पूर्व-प्रतिबलित कंक्रीट में किया जाता है। प्रिंस रूपर्ट ड्रॉप द्वारा कांच के दृढ़ होने का प्रदर्शन प्रदान किया गया है। भंगुरता [[पॉलिमर]] को धातु के कणों का उपयोग करके दृढ़ किया जा सकता है, जब प्रारूप पर बल दिया जाता है, तो उत्तम उदाहरण [[उच्च प्रभाव पॉलीस्टाइनिन]] या एचआईपीएस होता है। सबसे अल्प भंगुरता संरचनात्मक सिरेमिक [[ सिलिकन कार्बाइड |सिलिकन कार्बाइड]] (मुख्य रूप से इसकी उच्च शक्ति के आधार पर) और परिवर्तन-दृढ़ [[zirconia|ज़िरकोनिया]] हैं। | ||
समग्र सामग्री में भिन्न दर्शन का उपयोग किया जाता है, जहां | समग्र सामग्री में भिन्न दर्शन का उपयोग किया जाता है, जहां भंगुरता [[ग्लास फाइबर]], उदाहरण के लिए, [[पॉलिएस्टर राल]] जैसे नमनीय मैट्रिक्स में एम्बेडेड होते हैं। तनाव देने पर, ग्लास-मैट्रिक्स इंटरफ़ेस में दरारें बन जाती हैं, किन्तु इतनी अधिक दरारें बन जाती हैं कि अत्यधिक ऊर्जा अवशोषित हो जाती है और सामग्री दृढ़ हो जाती है। [[ धातु मैट्रिक्स समग्र |धातु मैट्रिक्स समग्र]] बनाने में उसी सिद्धांत का उपयोग किया जाता है। | ||
===[[दबाव]] का प्रभाव=== | ===[[दबाव]] का प्रभाव=== | ||
सामान्यतः, किसी सामग्री की | सामान्यतः, किसी सामग्री की भंगुरता शक्ति को दबाव से बढ़ाया जा सकता है। यह पृथ्वी की भूपर्पटी में {{convert|10|km}} की अनुमानित गहराई पर भंगुरता-तन्य संक्रमण क्षेत्र में उदाहरण के रूप में होता है, जिस पर चट्टान के विभक्त होने की संभावना अल्प हो जाती है, और नमनीय रूप से विकृत होने की संभावना अधिक हो जाती है (रीड देखें)। | ||
== क्रैक ग्रोथ == | == क्रैक ग्रोथ == | ||
[[सुपरसोनिक फ्रैक्चर]] | [[सुपरसोनिक फ्रैक्चर]] भंगुरता सामग्री में ध्वनि के कारण तीव्र दरार गति होती है। यह घटना का शोध{{Citation needed|reason=when? in what material?|date=February 2011}} [[ स्टटगर्ट |स्टटगर्ट]] में [[मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मेटल्स रिसर्च]] (मार्कस जे. ब्यूहलर और [[हू ए जियांग एओ]]) और सैन जोस, कैलिफोर्निया में [[आईबीएम अल्माडेन रिसर्च सेंटर]] (फरीद एफ. अब्राहम) के वैज्ञानिकों द्वारा किया गया था। | ||
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Latest revision as of 12:07, 30 October 2023
सामग्री भंगुरता के कारण तनाव (भौतिकी) के अधीन होती है, तो यह थोड़ा कोमल और महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण के बिना भंग हो जाती है। भंगुरता सामग्री फ्रैक्चर से पूर्व अपेक्षाकृत अल्प ऊर्जा को अवशोषित करती है, यहां तक कि सामग्री की उच्च शक्ति भी अवशोषित करती है। ब्रेकिंग प्रायः तीव्र ध्वनि के साथ होती है।
जब सामग्री विज्ञान में उपयोग किया जाता है, तो यह सामान्यतः उन सामग्रियों पर प्रस्तावित होता है जो विफल होने से पूर्व अधिक अल्प या कोई प्लास्टिक विरूपण नहीं होने पर विफल हो जाते हैं। प्रमाण खंडित हुए भागों का संयुग्मन करता है, जो उचित फिट होना चाहिए क्योंकि कोई प्लास्टिक विरूपण नहीं हुआ है।
विभिन्न सामग्रियों में भंगुरताता
पॉलीमर
पॉलिमर की यांत्रिक विशेषताएं कक्ष के तापमान के निकट प्रति संवेदनशील हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, पॉली (मिथाइल मेथैक्रिलेट) तापमान 4˚C पर अत्यधिक भंगुरता हो जाता है,[1] किन्तु बढ़े हुए तापमान के साथ बढ़ी हुई तन्यता का अनुभव किया जाता है।
अक्रिस्टलीय बहुलक होते हैं जो विभिन्न तापमानों पर भिन्न-भिन्न व्यवहार कर सकते हैं। वे अल्प तापमान (ग्लासी क्षेत्र) पर कांच के प्रकार व्यवहार कर सकते हैं, मध्यवर्ती तापमान (चमड़े या कांच संक्रमण क्षेत्र) पर रबड़ के प्रकार ठोस, और उच्च तापमान पर चिपचिपा तरल (रबड़ जैसा प्रवाह और चिपचिपा प्रवाह क्षेत्र) होता है। इस व्यवहार को विस्कोलेस्टिक व्यवहार के रूप में जाना जाता है। ग्लासी क्षेत्र में, अक्रिस्टलीय बहुलक दृढ़ और भंगुरता होता है। बढ़ते तापमान के साथ, बहुलक अल्प भंगुरता हो जाता है।
धातु
कुछ धातुएं अपने स्लिप (पदार्थ विज्ञान) प्रणालियों के कारण भंगुरता गुण प्रदर्शित करती हैं। किसी धातु में जितनी अधिक स्लिप प्रणालियाँ होती हैं, वह उतनी ही अल्प भंगुरता होती है, क्योंकि इनमें से अनेक स्लिप प्रणालियों के साथ प्लास्टिक विरूपण हो सकता है। इसके विपरीत, स्लिप प्रणाली के साथ, अल्प प्लास्टिक विरूपण हो सकता है, और धातु अधिक भंगुरता होती है। उदाहरण के लिए, एचसीपी (हेक्सागोनल क्लोज पैक्ड) धातुओं में कुछ सक्रिय स्लिप प्रणाली होती हैं, और जो सामान्यतः भंगुरता होते हैं।
चीनी मिट्टी
अव्यवस्था गति की कठिनाई के कारण सिरेमिक सामान्यतः भंगुरता होते हैं। क्रिस्टलीय सिरेमिक में कुछ प्रणालियां ऐसी होती हैं जो अव्यवस्था के साथ आगे बढ़ने में सक्षम होती हैं, जिससे विरूपण कठिन हो जाता है और सिरेमिक अधिक भंगुरता हो जाता है।
सिरेमिक सामग्री सामान्यतः आयनिक बंधन प्रदर्शित करती है। आयनों के विद्युत आवेश और उनके समान आवेशित आयनों के प्रतिकर्षण के कारण, स्लिप आगे प्रतिबंधित होती हैं।
भंगुरता सामग्री परिवर्तित करना
सामग्री को अधिक भंगुरता या अल्प भंगुरता बनने के लिए परिवर्तित किया जा सकता है।
दृढ़
जब कोई सामग्री अपनी शक्ति की सीमा तक पहुंच जाती है, तो उसके निकट सामान्यतः विरूपण या फ्रैक्चर का विकल्प होता है। स्वाभाविक रूप से निंदनीय धातु को प्लास्टिक विरूपण (अनाज के आकार को अल्प करना, वर्षा को दृढ़ करना, जटिल परिक्षण करना, आदि) के तंत्र को बाधित करके दृढ़ बनाया जा सकता है, किन्तु यदि इसे शिखर पर ले जाया जाता है, तो फ्रैक्चर अधिक संभावित परिणाम बन जाता है, और सामग्री भंगुरता हो सकती है। इसलिए भौतिक दृढ़ता में सुधार करना संतुलित कार्य होता है।
स्वाभाविक रूप से भंगुरता सामग्री, जैसे कांच, को प्रभावी रूप से करना कठिन नहीं है। इस प्रकार की अधिकांश प्रौद्योगिकी में दो तंत्र सम्मिलित होता है: विस्तारित होने वाली दरार की नोक को विक्षेपित करना या अवशोषित करना या सावधानीपूर्वक नियंत्रित अवशिष्ट तनाव उत्पन्न करना जिससे कि कुछ अनुमानित स्रोतों से दरारें बंद हो जाएं। पूर्व सिद्धांत का उपयोग लैमिनेटेड ग्लास में किया जाता है जहां ग्लास की दो शीट्स को पॉलीविनाइल ब्यूटिरल की इंटरलेयर द्वारा पृथक किया जाता है। पॉलीविनाइल ब्यूटिरल, विस्कोलेस्टिक पॉलीमर के रूप में, बढ़ती दरार को अवशोषित करता है। दूसरी विधि का उपयोग दृढ़ कांच और पूर्व-प्रतिबलित कंक्रीट में किया जाता है। प्रिंस रूपर्ट ड्रॉप द्वारा कांच के दृढ़ होने का प्रदर्शन प्रदान किया गया है। भंगुरता पॉलिमर को धातु के कणों का उपयोग करके दृढ़ किया जा सकता है, जब प्रारूप पर बल दिया जाता है, तो उत्तम उदाहरण उच्च प्रभाव पॉलीस्टाइनिन या एचआईपीएस होता है। सबसे अल्प भंगुरता संरचनात्मक सिरेमिक सिलिकन कार्बाइड (मुख्य रूप से इसकी उच्च शक्ति के आधार पर) और परिवर्तन-दृढ़ ज़िरकोनिया हैं।
समग्र सामग्री में भिन्न दर्शन का उपयोग किया जाता है, जहां भंगुरता ग्लास फाइबर, उदाहरण के लिए, पॉलिएस्टर राल जैसे नमनीय मैट्रिक्स में एम्बेडेड होते हैं। तनाव देने पर, ग्लास-मैट्रिक्स इंटरफ़ेस में दरारें बन जाती हैं, किन्तु इतनी अधिक दरारें बन जाती हैं कि अत्यधिक ऊर्जा अवशोषित हो जाती है और सामग्री दृढ़ हो जाती है। धातु मैट्रिक्स समग्र बनाने में उसी सिद्धांत का उपयोग किया जाता है।
दबाव का प्रभाव
सामान्यतः, किसी सामग्री की भंगुरता शक्ति को दबाव से बढ़ाया जा सकता है। यह पृथ्वी की भूपर्पटी में 10 kilometres (6.2 mi) की अनुमानित गहराई पर भंगुरता-तन्य संक्रमण क्षेत्र में उदाहरण के रूप में होता है, जिस पर चट्टान के विभक्त होने की संभावना अल्प हो जाती है, और नमनीय रूप से विकृत होने की संभावना अधिक हो जाती है (रीड देखें)।
क्रैक ग्रोथ
सुपरसोनिक फ्रैक्चर भंगुरता सामग्री में ध्वनि के कारण तीव्र दरार गति होती है। यह घटना का शोध[citation needed] स्टटगर्ट में मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर मेटल्स रिसर्च (मार्कस जे. ब्यूहलर और हू ए जियांग एओ) और सैन जोस, कैलिफोर्निया में आईबीएम अल्माडेन रिसर्च सेंटर (फरीद एफ. अब्राहम) के वैज्ञानिकों द्वारा किया गया था।
यह भी देखें
- चरपी प्रभाव परीक्षण
- लचीलापन
- फोरेंसिक अभियांत्रिकी
- फ्रैक्टोग्राफी
- इज़ोड प्रभाव शक्ति परीक्षण
- सामग्री के तंत्र को दृढ़ बनाना
- दृढ़ता
संदर्भ
- ↑ Callister Jr., William D.; Rethwisch, David G. (2015). सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग की बुनियादी बातों (5 ed.). Wiley. ISBN 978-1-119-17548-3.
- Lewis, Peter Rhys; Reynolds, K; Gagg, C (2004). Forensic Materials Engineering: Case studies. CRC Press. ISBN 978-0-8493-1182-6.
- Rösler, Joachim; Harders, Harald; Bäker, Martin (2007). Mechanical behaviour of engineering materials: metals, ceramics, polymers, and composites. Springer. ISBN 978-3-642-09252-7.
- Callister, William D.; Rethwisch, David G. (2015). Fundamentals of Materials Science and Engineering. Wiley. ISBN 978-1-119-17548-3.
