Slip bands in metals
स्लिप बैंड या स्ट्रेचर-तनाव के निशान तनाव का अनुभव करने वाली धातुओं में प्लास्टिक विरूपण के स्थानीयकृत बैंड हैं। पर्ची पट्टियों का गठन कुछ विमानों पर एक केंद्रित एक दिशात्मक पर्ची को इंगित करता है जो तनाव एकाग्रता का कारण बनता है। आमतौर पर, पर्ची पट्टियाँ सतह के कदमों को प्रेरित करती हैं (जैसे, थकान के दौरान लगातार पर्ची पट्टियों के कारण खुरदरापन) और एक तनाव एकाग्रता जो एक दरार नाभिकीकरण स्थल हो सकता है। स्लिप बैंड एक सीमा द्वारा बाधित होने तक विस्तारित होते हैं, और उस सीमा के खिलाफ अव्यवस्थाओं के ढेर से उत्पन्न तनाव या तो बंद हो जाएगा या ऑपरेटिंग स्लिप डेपनिंग को उसके (गलत) अभिविन्यास पर प्रसारित करेगा। चक्रीय स्थितियों के तहत पर्ची पट्टियों के गठन को स्थायी पर्ची पट्टियों (पीएसबी) के रूप में संबोधित किया जाता है जहां एकरस स्थिति के तहत गठन को विस्थापन समतलीय सरणियों के रूप में संबोधित किया जाता है (या बस पर्ची-पट्टियाँ, चक्रीय लोडिंग अनुभाग के अभाव में पर्ची पट्टियाँ देखें)। स्लिप-बैंड को विस्थापन ग्लाइड के कारण सीमा स्लाइडिंग के रूप में देखा जा सकता है जिसमें जीभ और रिबन जैसे एक्सट्रूज़न द्वारा प्रकट पीएसबी के उच्च प्लास्टिक विरूपण स्थानीयकरण (की जटिलता) का अभाव है। और, जहाँ पीएसबी आम तौर पर (प्रभावी) बर्गर वेक्टर के साथ अध्ययन करते हैं जो एक्सट्रूज़न तल के साथ संरेखित होता है क्योंकि एक पीएसबी अनाज के पार फैलता है और थकान के दौरान बढ़ जाता है; एक मोनोटोनिक स्लिप-बैंड में प्रसार के लिए एक बर्गर का वेक्टर होता है और दूसरा विमान एक्सट्रूज़न के लिए होता है जो दोनों टिप पर स्थितियों द्वारा नियंत्रित होता है। पर्सिस्टेंट स्लिप बैंड (पीएसबी) पर्सिस्टेंट स्लिप-बैंड (पीएसबी) धातुओं में थकान और एक ही तल पर दरार के कारण तनाव स्थानीयकरण से जुड़े होते हैं। संचरण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (टी. ई. एम.) और त्रि-आयामी असतत विस्थापन गतिकी (डी. डी. डी.) अनुकरण का उपयोग विस्थापन प्रकार और व्यवस्था/पैटर्न को उप-सतह संरचना से संबंधित करने के लिए किया गया था। पीएसबी-सीढ़ी संरचना-मुख्य रूप से मोबाइल ग्लाइडिंग स्क्रू विस्थापन खंडों के कम घनत्व वाले चैनलों और द्विध्रुवीय किनारे विस्थापन खंडों की उच्च घनत्व वाली दीवारों से बनती है जो उलझे हुए झुकने वाले किनारे वाले खंड और दीवारों और चैनलों के बीच बिखरे हुए द्विध्रुवीय लूप के विभिन्न आकारों के साथ ढेर हो जाती हैं। एक प्रकार का विस्थापन लूप पर्ची तल पर फिसलने वाली सामग्री के पूरी तरह से संलग्न पैच की सीमा बनाता है जो मुक्त सतह पर समाप्त होता है। स्लिप बैंड का चौड़ा होनाः स्क्रू विस्थापन में एक से अधिक स्लिप प्लेन पर ग्लाइड के लिए पर्याप्त रूप से उच्च समाधानित कतरनी तनाव हो सकता है। क्रॉस-स्लिप हो सकती है। लेकिन यह मूल पर्ची तल पर विस्थापन के कुछ हिस्सों को छोड़ देता है। विस्थापन एक समानांतर प्राथमिक पर्ची तल पर वापस पार-पर्ची कर सकता है। जहाँ यह एक नया विस्थापन स्रोत बनाता है, और प्रक्रिया दोहराई जा सकती है। पीएसबी में ये दीवारें न्यूनतम लंबी दूरी के तनाव क्षेत्र के साथ किनारे के विस्थापन की स्थिर व्यवस्था का एक 'द्विध्रुवीय फैलाव' रूप हैं जिसमें न्यूनतम लंबी दूरी का तनाव क्षेत्र होता है। यह स्लिप-बैंड से अलग है जो एक स्थिर सरणी का एक समतल ढेर है जिसमें एक मजबूत लंबी दूरी का तनाव क्षेत्र होता है। इस प्रकार,-मुक्त सतह में-सतह पर विस्थापन लूप के कट और खुले (उन्मूलन) पर्ची-पट्टियों से जुड़े अपरिवर्तनीय/लगातार सतह चरण का कारण बनते हैं। एक्सट्रूज़न के माध्यम से सतह राहत बर्गर की वेक्टर दिशा और एक्सट्रूज़न ऊंचाई पर होती है और पीएसबी की मोटाई के साथ पीएसबी की गहराई में वृद्धि होती है। पी. एस. बी. और समतल दीवारें क्रमशः महत्वपूर्ण समाधानित अपरूपण तनाव की सामान्य दिशा के साथ समानांतर और लंबवत रूप से संरेखित होती हैं। और एक बार जब विस्थापन संतृप्त हो जाता है और अपने सेसिल विन्यास तक पहुंच जाता है, तो पी. एस. बी. निष्कर्षण के साथ नाभिकीय और प्रसार करने के लिए दरारें देखी गईं। संक्षेप में, 2डी रेखा दोषों के विपरीत, स्लिप-बैंड टिप पर क्षेत्र त्रि-आयामी अंतःक्रियाओं के कारण होता है जहां स्लिप बैंड एक्सट्रूज़न स्लिप बैंड अक्ष के साथ खिलते हुए सिंक जैसे विस्थापन का अनुकरण करता है। पर्ची पट्टी के आगे ढाल विरूपण क्षेत्र का परिमाण पर्ची की ऊंचाई पर निर्भर करता है और प्रसार के लिए यांत्रिक स्थितियां उत्सर्जित विस्थापन लंबी दूरी field.A सतह अंकन, या पर्ची पट्टी से प्रभावित होती हैं, जो एक सक्रिय पर्ची तल और एक क्रिस्टल की मुक्त सतह के प्रतिच्छेदन पर दिखाई देती हैं। समय के साथ अलग किए गए हिमस्खलन में पर्ची होती है। एक सक्रिय स्रोत वाले पर्ची तल को पार करने वाली अन्य पर्ची प्रणालियों से हिमस्खलन के कारण देखे गए कदम वाले सतह के निशान बने, जिसमें दिए गए स्रोत से लगातार हिमस्खलन एक दूसरे के सापेक्ष विस्थापित हुए। विस्थापन एकल पर्ची तल पर उत्पन्न होते हैं वे बताते हैं कि एक विस्थापन खंड (फ्रैंक-रीड स्रोत), एक पर्ची तल में पड़ा हुआ है और दोनों सिरों पर पिन किया गया है, जो असीमित संख्या में विस्थापन लूप का स्रोत है। इस तरह एक एकल पर्ची तल पर एक हजार या उससे अधिक लूप के हिमस्खलन में विस्थापन के समूह को समझा जा सकता है। प्रत्येक विस्थापन लूप में एक तनाव क्षेत्र होता है जो स्रोत के पड़ोस में लागू तनाव का विरोध करता है। जब पर्याप्त लूप उत्पन्न हो जाते हैं, तो स्रोत पर तनाव इतना कम हो जाएगा कि अतिरिक्त लूप नहीं बन सकते। लूप के मूल हिमस्खलन के कुछ दूरी दूर जाने के बाद ही एक और हिमस्खलन हो सकता है। किसी स्रोत पर पहले हिमस्खलन की उत्पत्ति को आसानी से समझा जा सकता है। जब स्रोत पर तनाव आर * तक पहुंच जाता है, तो लूप उत्पन्न होते हैं, और तब तक उत्पन्न होते रहते हैं जब तक कि बैक-स्ट्रेस हिमस्खलन को रोक नहीं देता। पॉलीक्रिस्टल में दूसरा हिमस्खलन तुरंत नहीं होगा, क्योंकि पहले हिमस्खलन में लूप को अनाज की सीमाओं पर रोक दिया जाता है या आंशिक रूप से रोक दिया जाता है। यदि बाहरी तनाव काफी बढ़ जाता है तो ही दूसरा हिमस्खलन होगा। इस तरह बढ़ते तनाव के साथ अतिरिक्त हिमस्खलन के गठन को समझा जा सकता है। यह पर्ची तल के लिए एक छोटी मात्रा सामान्य द्वारा क्रमिक हिमस्खलन के विस्थापन की व्याख्या करने के लिए बना हुआ है, जिससे पर्ची पट्टियों की देखी गई महीन संरचना के लिए लेखांकन होता है। इस प्रकार के विस्थापन के लिए आवश्यक है कि एक फ्रैंक-रीड स्रोत उस सतह के सापेक्ष चले जहां पर्ची पट्टियाँ देखी जाती हैं। संचारण इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी (टी. ई. एम.) में मूल स्थान पर नैनो-संपीड़न कार्य से पता चलता है कि नैनोस्केल पर ए-फे का विरूपण एक असमान प्रक्रिया है जिसकी विशेषता छोटे विस्थापन विस्फोटों और रुक-रुक कर बड़े विस्थापन विस्फोटों की एक श्रृंखला है। छोटे विस्फोटों की श्रृंखला क्रिस्टल के भीतर विस्थापन की सामूहिक गति के अनुरूप होती है। बड़े एकल विस्फोट एस. बी. से होते हैं जो नमूने की सतह से नाभिकीय होते हैं। इन परिणामों से पता चलता है कि एस. बी. के गठन को एक स्रोत-सीमित प्लास्टिसिटी प्रक्रिया के रूप में माना जा सकता है। प्रारंभिक प्लास्टिक विरूपण नैनो-ब्लेड के भीतर विस्थापन स्रोतों की उपलब्धता के कारण कम दूरी पर कुछ विस्थापनों के गुणन/गति की विशेषता है। एक बार जब यह एक ऐसे चरण में पहुंच जाता है जिस पर पसंदीदा पर्ची विमानों के साथ मोबाइल विस्थापन नैनो-ब्लेड के माध्यम से चले जाते हैं या सेसिल विन्यास में उलझ जाते हैं और क्रिस्टल के भीतर आगे विस्थापन आंदोलन मुश्किल होता है, तो एस. बी. के गठन द्वारा प्लास्टिसिटी की जाती है, जो सतह से नाभिकीय होता है और फिर नैनो-ब्लेड के माध्यम से फैलता है। फिशर एट अल। प्रस्तावित किया कि एस. बी. नमूना सतह पर एक फ्रैंक-रीड स्रोत से गतिशील रूप से उत्पन्न होते हैं और एकल क्रिस्टल में अपने स्वयं के तनाव क्षेत्र द्वारा समाप्त होते हैं। क्यू एकल क्रिस्टल नैनोपिलर को संपीड़ित करने पर कीनर और माइनर द्वारा विस्थापन विस्फोट व्यवहार की सूचना दी गई। स्पष्ट रूप से स्पिनोडल नैनोस्ट्रक्चर के बिना दांतेदार उपज (छोटे तनाव विस्फोटों की एक श्रृंखला) की प्रगति को दबा दिया। परिणामों से पता चला कि संपीड़न विरूपण के दौरान, स्पिनॉडल नैनोस्ट्रक्चर ने विस्थापन की गति को सीमित कर दिया (जिससे विस्थापन घनत्व में उल्लेखनीय वृद्धि हुई), जिससे एक उल्लेखनीय सुदृढ़ीकरण प्रभाव हुआ, और स्लिप बैंड आकृति विज्ञान को भी समतल रखा। विस्थापन गतिविधि ऑस्टेनाइट अवक्षेप के विकास में सहायता करती है और इंटरफेस माइग्रेशन द्वारा उत्पन्न तनाव क्षेत्र को प्रकट करने के लिए मात्रात्मक डेटा प्रदान करती है। नोक की गति दर की झटकेदार प्रकृति संभवतः नोक के पास तनाव क्षेत्र के संचय और विश्राम के कारण होती है। नोक से निकलने के बाद, विस्थापन लूप नोक से पहले तेजी से फैलता है इस प्रकार नोक वेग में परिवर्तन विस्थापन उत्सर्जन के साथ संगत होता है। यह इंगित करता है कि उत्सर्जित विस्थापन लाथ टिप पर मौजूद तनाव क्षेत्र द्वारा दृढ़ता से दूर किया जाता है। जब लूप पन्नी की सतह से मिलता है, तो यह दो विस्थापन खंडों में टूट जाता है जो सतह पर एक पतली ऑक्साइड परत की उपस्थिति के कारण एक दृश्यमान निशान छोड़ देते हैं। नोक से एक विस्थापन लूप का उत्सर्जन स्थानीय विस्थापन लूप और नोक के आसपास के अर्ध-सुसंगत इंटरफेस में संभावित अंतरफलक विस्थापन के बीच बातचीत के माध्यम से नोक की गति दर को भी प्रभावित कर सकता है। नतीजतन, टिप अस्थायी रूप से रुक गई। प्रत्येक विस्थापन पर कार्य करने वाला शुद्ध कतरनी तनाव लाथ टिप (τtip) पर तनाव क्षेत्र के संयोजन, सतह पर विस्थापन लूप को आकर्षित करने के लिए छवि तनाव (τimage), रेखा तनाव (τl) और विस्थापन (τinter) के बीच बातचीत तनाव के परिणामस्वरूप होता है। इसका तात्पर्य है कि ऑस्टेनाइट के परिवर्तन के कारण तनाव क्षेत्र इतना बड़ा है कि ऑस्टेनाइट लैथ टिप से न्यूक्लिएशन और विस्थापन का उत्सर्जन हो सकता है। चक्रीय लोडिंग की अनुपस्थिति में स्लिप बैंड जबकि बार-बार उलट लोडिंग आमतौर पर विस्थापन ग्लाइड के स्थानीयकरण की ओर ले जाती है, जिससे एक मुक्त सतह पर रैखिक एक्सट्रूशन और घुसपैठ होती है, समान विशेषताएं उत्पन्न हो सकती हैं, भले ही कोई लोड रिवर्सल न हो। ये एक विशेष पर्ची तल पर, एक विशेष पर्ची दिशा में (एक दाने के भीतर), एक बाहरी भार के तहत ग्लाइडिंग विस्थापन से उत्पन्न होते हैं। एक ग्लाइड पथ के साथ एक दूसरे का अनुसरण करने के लिए विस्थापन की प्रवृत्ति के परिणामस्वरूप मुक्त सतह पर कदम बनाए जा सकते हैं, जिनमें से संबंधित अनाज में एक दूसरे के समानांतर कई हो सकते हैं। विस्थापन का पूर्व मार्ग स्पष्ट रूप से बाद के लोगों के लिए ग्लाइड को आसान बनाता है, और प्रभाव विस्थापन स्रोतों से भी जुड़ा हो सकता है, जैसे कि फ्रैंक-रीड स्रोत, जो विशेष विमानों में कार्य करता है। ऐसी पट्टियों की उपस्थिति, जिन्हें कभी-कभी "स्थायी पर्ची रेखाएँ" कहा जाता है, चक्रीय भार से उत्पन्न होने वाली पट्टियों के समान होती है, लेकिन परिणामी चरण आमतौर पर अधिक स्थानीय होते हैं और उनकी ऊँचाई कम होती है। वे अनाज की संरचना को भी प्रकट करते हैं। उन्हें अक्सर मुक्त सतहों पर देखा जा सकता है जिन्हें विरूपण होने से पहले पॉलिश किया गया था। उदाहरण के लिए, आकृति एक गोलाकार इंडेंटर के साथ तांबे के नमूने में बनाए गए इंडेंट के आसपास के क्षेत्र के माइक्रोग्राफ (विभिन्न आवर्धन के साथ लिया गया) दिखाती है। अलग-अलग कणों के भीतर समानांतर रेखाएं एक ही प्रकार के कई सौ विस्थापनों का परिणाम हैं जो मुक्त सतह तक पहुंचते हैं, जिससे कुछ माइक्रोन के क्रम की ऊंचाई के साथ कदम बनते हैं। यदि एक एकल पर्ची प्रणाली एक अनाज के भीतर चालू थी, तो लाइनों का केवल एक सेट होता है, लेकिन एक अनाज के भीतर एक से अधिक प्रणाली को सक्रिय करना आम बात है (विशेष रूप से जब तनाव अपेक्षाकृत अधिक होता है), जिससे दो या दो से अधिक समानांतर रेखाएं होती हैं। प्लास्टिक विरूपण कैसे हुआ, इसके विवरण का संकेत देने वाली अन्य विशेषताएं, जैसे कि विरूपण जुड़वां के कारण सहकारी कतरनी का एक क्षेत्र, कभी-कभी ऐसी सतहों पर भी देखा जा सकता है। दिखाए गए ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ में, अनाज के घूर्णन के प्रमाण भी हैं-उदाहरण के लिए, इंडेंट के "रिम" पर और अनाज की सीमाओं पर अवसाद के रूप में। इस प्रकार ऐसी छवियाँ बहुत जानकारीपूर्ण हो सकती हैं। गैर-चक्रीय पर्ची पट्टी स्थानीय क्षेत्र की प्रकृति पर्ची पट्टी पर विरूपण क्षेत्र त्रि-आयामी लोचदार और प्लास्टिक उपभेदों के कारण होता है जहां पर्ची पट्टी की नोक का केंद्रित कतरन इसके आसपास के अनाज को विकृत कर देता है। लोचदार उपभेद पर्ची पट्टी के आगे तनाव एकाग्रता का वर्णन करते हैं, जो महत्वपूर्ण है क्योंकि यह अनाज की सीमाओं के पार प्लास्टिक विरूपण के हस्तांतरण को प्रभावित कर सकता है। उपज और अंतर/इंट्रा-ग्रेन्युलर फ्रैक्चर के अध्ययन का समर्थन करने के लिए इसकी समझ की आवश्यकता है। स्लिप बैंड की केंद्रित कतरनी भी स्लिप बैंड के तल में दरारों को न्यूक्लिएट कर सकती है, और लगातार स्लिप बैंड जो इंट्राग्रैनुलर थकान दरार की शुरुआत और विकास का कारण बनते हैं, चक्रीय लोडिंग स्थितियों में भी बन सकते हैं। स्लिप बैंड को ठीक से चिह्नित करने और सूक्ष्म संरचना के साथ उनकी बातचीत के लिए यंत्रवत मॉडल को मान्य करने के लिए, उनके प्रसार से जुड़े स्थानीय विरूपण क्षेत्रों की मात्रा निर्धारित करना महत्वपूर्ण है। हालांकि, अनाज के भीतर पर्ची पट्टियों पर बहुत कम ध्यान दिया गया है (यानी, अनाज सीमा अंतःक्रिया के अभाव में)। एक तनाव संकेंद्रक की नोक के आसपास लंबी दूरी के तनाव क्षेत्र (यानी, लोचदार तनाव क्षेत्र), जैसे कि एक पर्ची पट्टी, को एक दरार के बराबर एक विलक्षणता माना जा सकता है। इस विलक्षणता को एक पथ स्वतंत्र समाकलन का उपयोग करके मापा जा सकता है क्योंकि यह लोच के संरक्षण नियमों को संतुष्ट करता है। ट्रांसलेशनल, रोटेशनल और स्केलिंग समरूपता से संबंधित लोच के संरक्षण नियमों को शुरू में नोल्स और स्टर्नबर्ग द्वारा नोथर के प्रमेय से प्राप्त किया गया था। बुडियान्स्की और राइस ने जे-, एम-, एल-इंटीग्रल की शुरुआत की और उन्हें क्रमशः गुहा प्रसार, एक साथ समान विस्तार और दोष रोटेशन जैसे तंत्रों के लिए तनाव ऊर्जा-रिलीज दरों के रूप में एक भौतिक व्याख्या देने वाले पहले व्यक्ति थे। जब किसी दोष को घेरने वाली सतह पर मूल्यांकन किया जाता है, तो ये संरक्षण समाकलन दोष पर एक विन्यास बल का प्रतिनिधित्व करते हैं। उस काम ने सामग्री के विन्यासात्मक यांत्रिकी के क्षेत्र के लिए मार्ग प्रशस्त किया, जिसमें पथ-स्वतंत्र जे-इंटीग्रल का व्यापक रूप से विस्थापन गतिशीलता, गलत संयोजन, दरारों का प्रसार, मिट्टी के अपरूपण विरूपण और अपरूपण से भरी दरारों से सह-समतलीय विस्थापन न्यूक्लिएशन जैसी विविध समस्याओं में विन्यासात्मक बलों का विश्लेषण करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इंटीग्रल को रैखिक लोचदार और लोचदार-प्लास्टिक सामग्री पर लागू किया गया है और थर्मल और इलेक्ट्रोकेमिकल लोडिंग और आंतरिक ट्रैक्शन जैसी प्रक्रियाओं के साथ जोड़ा गया है। हाल ही में, प्रयोगात्मक फ्रैक्चर यांत्रिकी अध्ययनों ने जे-इंटीग्रल के रूप में दरार की नोक के आसपास के स्थानीय विरूपण क्षेत्र का मूल्यांकन करने के लिए विस्थापन और लोचदार उपभेदों के मूल स्थान माप में पूर्ण-क्षेत्र का उपयोग किया है। स्लिप बैंड प्लास्टिक विरूपण के कारण बनते हैं, और विस्थापन पर बल का विश्लेषण विस्थापन रेखा दोष की द्वि-आयामी प्रकृति पर विचार करता है। पीच-कोहलर विन्यास बल (पी के जे) (या लोचदार ऊर्जा-गति टेंसर) की सामान्य परिभाषाएँ मनमाने x1, x2, x3 समन्वय प्रणाली में एक विस्थापन पर, बर्गर वेक्टर (बी) को ऑर्थोगोनल घटकों में विघटित करती हैं। यह नीचे दिए गए समीकरणों में जे-इंटीग्रल की सामान्यीकृत परिभाषा की ओर ले जाता है। विस्थापन ढेर-अप के लिए, जे-इंटीग्रल ढेर-अप में विस्थापन के पीच-कोहलर विन्यास बल का योग है (सतह के बाहर, बी 3 सहित)। J k = ingum P k j n j d S = ingum (W s n k − T i u i, k) d S J k x = R k j J, i, j, k = 1,2,3 जहाँ S इकाई के साथ विस्थापन ढेर के चारों ओर एक मनमाना समोच्च है सामान्य ni, W s तनाव ऊर्जा घनत्व है, T i = σ i j n j d S पर कर्षण है, u i विस्थापन वेक्टर घटक हैं, J k x x x k दिशा के साथ मूल्यांकन किया गया J-इंटीग्रल है, और R k j एक दूसरे क्रम का मानचित्रण टेंसर है जो J k को x k दिशा में मैप करता है। यह सदिशात्मक J k-समाकलन J 2 के बाद से विश्लेषण में संख्यात्मक कठिनाइयों की ओर ले जाता है और त्रि-आयामी पर्ची पट्टी या झुकी हुई दरार के लिए, J 3 शब्दों की उपेक्षा नहीं की जा सकती है। यह भी देखें विरूपण जुड़वां लूडर्स बैंड संदर्भ आगे पढ़ने की सामग्री विज्ञान सामग्री का क्षरण यांत्रिक विफलता के तरीके संरचनात्मक विश्लेषण ठोस यांत्रिकी क्रिस्टलोग्राफी धातु विज्ञान