सूक्ष्म
माइक्रोस्ट्रक्चर एक सामग्री की बहुत छोटी पैमाने की संरचना है, जिसे सामग्री की तैयार सतह की संरचना के रूप में परिभाषित किया गया है, जैसा कि 25 × आवर्धन से ऊपर एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप द्वारा प्रकट होता है।[1] किसी सामग्री की सूक्ष्म संरचना (जैसे मेटलोग्राफी, पॉलिमर, सेरामोग्राफी या समग्र सामग्री) 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 माइक्रोस्कोप से देखे जा सकने वाले छोटे पैमाने पर माइक्रोस्ट्रक्चर को अक्सर नैनोस्ट्रक्चर कहा 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 फैटी कहा जाता है। किसी सामग्री के यांत्रिक और भौतिक गुणों पर एक माइक्रोस्ट्रक्चर का प्रभाव मुख्य रूप से संरचना में मौजूद या अनुपस्थित विभिन्न दोषों से नियंत्रित होता है। ये दोष कई रूप ले सकते हैं लेकिन प्राथमिक हैं छिद्र। भले ही वे छिद्र किसी सामग्री 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 मौजूद हो सकते हैं। इन चरणों में अलग-अलग गुण होते हैं और यदि सही ढंग से प्रबंधित किया जाता है, तो सामग्री के फ्रैक्चर को रोका जा सकता है।
तरीके
सामान्य वस्तुओं में मैक्रोस्ट्रक्चरल सुविधाओं में माइक्रोस्ट्रक्चर की अवधारणा देखी जा सकती है। बिजली से धातु चढ़ाने की क्रिया स्टील, जैसे लैंप पोस्ट या रोड डिवाइडर का 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 जस्ता का 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 सामग्री की ताकत बढ़ाने के लिए है (हॉल-पेट सुदृढ़ीकरण देखें)।
माइक्रोस्ट्रक्चर कैरेक्टराइजेशन
माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषताओं की मात्रा निर्धारित करने के लिए, रूपात्मक और भौतिक संपत्ति दोनों की विशेषता होनी चाहिए। इमेज प्रोसेसिंग वॉल्यूम अंश, जैसे रूपात्मक विशेषताओं के निर्धारण के लिए एक मजबूत तकनीक है।[2] समावेशन आकारिकी,[3] शून्य और क्रिस्टल अभिविन्यास। 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। हालांकि, सजातीय के साथ-साथ विषम सामग्रियों के स्थानीय माइक्रोस्ट्रक्चरल गुणों के निर्धारण के लिए नैनोइंडेंटेशन का उपयोग किया जा सकता है।[4] माइक्रोस्ट्रक्चर को उच्च-क्रम के सांख्यिकीय मॉडल का उपयोग करके भी वर्णित किया जा सकता है जिसके माध्यम से छवियों से जटिल सांख्यिकीय गुणों का एक सेट निकाला जाता है।[5] फिर, इन गुणों का उपयोग कई अन्य स्टोकेस्टिक मॉडल बनाने के लिए किया जा सकता है।[6][7][8]
माइक्रोस्ट्रक्चर जनरेशन
माइक्रोस्ट्रक्चर जनरेशन को स्टोचैस्टिक माइक्रोस्ट्रक्चर पुनर्निर्माण के रूप में भी जाना जाता है।[9][10] कंप्यूटर-सिम्युलेटेड माइक्रोस्ट्रक्चर वास्तविक माइक्रोस्ट्रक्चर की माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषताओं को दोहराने के लिए उत्पन्न होते हैं। ऐसे माइक्रोस्ट्रक्चर को सिंथेटिक माइक्रोस्ट्रक्चर कहा जाता है। सिंथेटिक माइक्रोस्ट्रक्चर का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाता है कि किसी संपत्ति के लिए कौन सी माइक्रोस्ट्रक्चरल विशेषता महत्वपूर्ण है। उत्पन्न और वास्तविक माइक्रोस्ट्रक्चर के बीच सांख्यिकीय समानता सुनिश्चित करने के लिए, माइक्रोस्ट्रक्चर को एक वास्तविक माइक्रोस्ट्रक्चर के आँकड़ों से मिलान करने के लिए पीढ़ी के बाद संशोधित किया जाता है। इस तरह की प्रक्रिया सैद्धांतिक रूप से अनंत कंप्यूटर सिम्युलेटेड माइक्रोस्ट्रक्चर की पीढ़ी को सक्षम करती है जो सांख्यिकीय रूप से समान हैं (समान आँकड़े हैं) लेकिन स्टोचैस्टिक रूप से भिन्न (विभिन्न कॉन्फ़िगरेशन हैं)।[3][11] फाइल: कंप्यूटर सिम्युलेटेड माइक्रोस्ट्रक्चर.पीडीएफ|थंब|कंप्यूटर सिम्युलेटेड माइक्रोस्ट्रक्चर ऑफ कम्पोजिट मैटेरियल्स[3]
छिद्रों और संघटन का प्रभाव
एक माइक्रोस्ट्रक्चर में छिद्र, जब तक वांछित न हो, गुणों के लिए एक नुकसान है। वास्तव में, लगभग सभी सामग्रियों में, सामग्री के टूटने के लिए एक छिद्र प्रारंभिक बिंदु होगा। यह दरारों के लिए दीक्षा बिंदु है। इसके अलावा, एक छिद्र से छुटकारा पाना आमतौर पर काफी कठिन होता है। बाद में वर्णित उन तकनीकों में उच्च तापमान प्रक्रिया शामिल 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 मौजूद हो सकते हैं। वे विभिन्न चरण विभिन्न क्रिस्टल संरचना प्रदर्शित कर सकते हैं, इस प्रकार विभिन्न यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन करते हैं।[12] इसके अलावा, ये अलग-अलग चरण एक अलग माइक्रोस्ट्रक्चर (अनाज का आकार, अभिविन्यास) भी प्रदर्शित करते हैं।[13] यह कुछ यांत्रिक गुणों में भी सुधार कर सकता है क्योंकि दरार विक्षेपण हो सकता है, इस प्रकार अंतिम टूटने को आगे बढ़ाता है क्योंकि यह मोटे माइक्रोस्ट्रक्चर में अधिक टेढ़ा दरार पथ बनाता है।[14]
सुधार तकनीक
कुछ मामलों में, सामग्री को संसाधित करने के तरीके को बदलने से सूक्ष्म संरचना प्रभावित हो सकती है। एक उदाहरण टाइटेनियम मिश्र धातु TiAl6V4 है।[15] इसकी सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों को एसएलएम (सेलेक्टिव 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।[16] माइक्रोस्ट्रक्चर में सुधार के लिए अन्य पारंपरिक तकनीकें थर्मल प्रक्रियाएं हैं।[17] वे प्रक्रियाएँ इस सिद्धांत पर निर्भर करती हैं कि तापमान में वृद्धि छिद्रों की कमी या विनाश को प्रेरित करेगी।[18] 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 सामग्री के यांत्रिक गुणों और कार्य क्षमता में सुधार करता है।[19] एचआईपी प्रक्रिया एक सीलबंद पोत (उच्च दबाव) में एक आइसोस्टैटिक गैस दबाव के साथ-साथ उच्च तापमान के लिए वांछित सामग्री 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 ताकि 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। सामग्रियों पर लगाया गया दबाव समान होता है और सभी दिशाओं से आता है (इसलिए "आइसोस्टैटिक" शब्द)।[20] 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।[21]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ Adapted from ASM Metals Handbook, Ninth Edition, v. 9, "Metallography and Microstructures", American Society for Metals, Metals Park, OH, 1985, p. 12.
- ↑ Sanei, Seyed Hamid Reza; Fertig, Ray S. (2015). "स्थानीय फाइबर वॉल्यूम अंश भिन्नता के आधार पर माइक्रोस्ट्रक्चर के स्टोकेस्टिक मॉडलिंग के लिए असंबद्ध मात्रा तत्व". Composites Science and Technology. 117: 191–198. doi:10.1016/j.compscitech.2015.06.010.
- ↑ 3.0 3.1 3.2 Sanei, Seyed Hamid Reza; Barsotti, Ercole J.; Leonhardt, David; Fertig, Ray S. (2017). "समग्र माइक्रोस्ट्रक्चर की विशेषता, सिंथेटिक पीढ़ी और सांख्यिकीय तुल्यता". Journal of Composite Materials. 51 (13): 1817–1829. Bibcode:2017JCoMa..51.1817S. doi:10.1177/0021998316662133. S2CID 138768783.
- ↑ Sanei, Seyed Hamid Reza; Fertig, Ray S. (2016). "समग्र प्रीपरग से निकाले गए एपॉक्सी मापांक में परिवर्तनशीलता की लंबाई-पैमाने पर निर्भरता". Polymer Testing. 50: 297–300. doi:10.1016/j.polymertesting.2015.12.015.
- ↑ Cui, Shaoqing; Fu, Jinlong; Cen, Song; Thomas, Hywel R.; Li, Chenfeng (October 2021). "विषम सामग्री के सांख्यिकीय वर्णनकर्ताओं के बीच संबंध". Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 384: 113948. Bibcode:2021CMAME.384k3948C. doi:10.1016/j.cma.2021.113948.
- ↑ Tahmasebi, Pejman (2018-02-20). "सटीक मॉडलिंग और जटिल सामग्रियों में माइक्रोस्ट्रक्चर का मूल्यांकन". Physical Review E. 97 (2): 023307. Bibcode:2018PhRvE..97b3307T. doi:10.1103/PhysRevE.97.023307. PMID 29548238.
- ↑ Tahmasebi, Pejman (2018). "शेल नमूनों के लिए नैनोस्केल और बहुविभेदन मॉडल". Fuel (in English). 217: 218–225. doi:10.1016/j.fuel.2017.12.107.
- ↑ Tahmasebi, Pejman; Sahimi, Muhammad (2018-06-29). "मॉडलिंग जटिल दानेदार सामग्री के लिए एक स्टोचैस्टिक मल्टीस्केल एल्गोरिथम". Granular Matter. 20 (3). doi:10.1007/s10035-018-0816-z. ISSN 1434-5021. S2CID 85549903.
- ↑ Fu, Jinlong; Cui, Shaoqing; Cen, Song; Li, Chenfeng (January 2021). "गहरे तंत्रिका नेटवर्क का उपयोग करके विषम सूक्ष्म संरचनाओं का सांख्यिकीय लक्षण वर्णन और पुनर्निर्माण". Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 373: 113516. Bibcode:2021CMAME.373k3516F. doi:10.1016/j.cma.2020.113516. S2CID 228892100.
- ↑ Fu, Jinlong; Xiao, Dunhui; Li, Dongfeng; Thomas, Hywel R.; Li, Chenfeng (February 2022). "मशीन लर्निंग-आधारित लक्षण वर्णन का उपयोग करके 2डी क्रॉस-सेक्शनल इमेज से 3डी माइक्रोस्ट्रक्चर का स्टोकेस्टिक पुनर्निर्माण". Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 390: 114532. Bibcode:2022CMAME.390k4532F. doi:10.1016/j.cma.2021.114532. S2CID 245888532.
- ↑ Tahmasebi, Pejman (2018-02-20). "सटीक मॉडलिंग और जटिल सामग्रियों में माइक्रोस्ट्रक्चर का मूल्यांकन". Physical Review E. 97 (2): 023307. Bibcode:2018PhRvE..97b3307T. doi:10.1103/physreve.97.023307. ISSN 2470-0045. PMID 29548238.
- ↑ Oberwinkler, B., Modeling the fatigue crack growth behavior of Ti-6Al-4V by considering grain size and stress ratio. Materials Science and Engineering: A 2011, 528 (18), 5983-5992.
- ↑ Sieniawski, J.; Ziaja, W.; Kubiak, K.; Motyka, M., Microstructure and mechanical properties of high strength two-phase titanium alloys. Titanium Alloys-Advances in Properties Control 2013, 69-80.
- ↑ Nalla, R.; Boyce, B.; Campbell, J.; Peters, J.; Ritchie, R., Influence of microstructure on high-cycle fatigue of Ti-6Al-4V: bimodal vs. lamellar structures. Metallurgical and Materials Transactions A 2002, 33 (13), 899-918.
- ↑ Henriques, V. A. R.; Campos, P. P. d.; Cairo, C. A. A.; Bressiani, J. C., Production of titanium alloys for advanced aerospace systems by powder metallurgy. Materials Research 2005, 8 (4), 443-446.
- ↑ Kruth, J.-P.; Mercelis, P.; Van Vaerenbergh, J.; Froyen, L.; Rombouts, M., Binding mechanisms in selective laser sintering and selective laser melting. Rapid prototyping journal 2005, 11 (1), 26-36.
- ↑ Murr, L.; Quinones, S.; Gaytan, S.; Lopez, M.; Rodela, A.; Martinez, E.; Hernandez, D.; Martinez, E.; Medina, F.; Wicker, R., Microstructure and mechanical behavior of Ti–6Al–4V produced by rapid-layer manufacturing, for biomedical applications. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials 2009, 2 (1), 20-32.
- ↑ Kasperovich, G.; Hausmann, J., Improvement of fatigue resistance and ductility of TiAl6V4 processed by selective laser melting. Journal of Materials Processing Technology 2015, 220, 202-214.
- ↑ Lin, C. Y.; Wirtz, T.; LaMarca, F.; Hollister, S. J., Structural and mechanical evaluations of a topology optimized titanium interbody fusion cage fabricated by selective laser melting process. Journal of Biomedical Materials Research Part A 2007, 83 (2), 272-279.
- ↑ Leuders, S.; Thöne, M.; Riemer, A.; Niendorf, T.; Tröster, T.; Richard, H.; Maier, H., On the mechanical behaviour of titanium alloy TiAl6V4 manufactured by selective laser melting: Fatigue resistance and crack growth performance. International Journal of Fatigue 2013, 48, 300-307.
- ↑ Larker, H. T.; Larker, R., Hot isostatic pressing. Materials Science and Technology 1991.
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