Precipitation hardening
بارش کی سختی، جسے عمر کی سختی یا ذرہ سختی بھی کہا جاتا ہے، گرمی کے علاج کی ایک تکنیک ہے جو لچکدار مواد کی پیداوار کی طاقت کو بڑھانے کے لیے استعمال ہوتی ہے، جس میں ایلومینیم، میگنیشیم، نکل، ٹائٹینیم، اور کچھ اسٹیل، سٹینلیس اسٹیل، اور ڈوپلیکس سٹینلیس سٹیل کے زیادہ تر ساختی مرکب شامل ہیں۔ سپر اللوئز میں، یہ پیداوار کی طاقت میں بے ضابطگی پیدا کرنے کے لیے جانا جاتا ہے جو بہترین اعلی درجہ حرارت کی طاقت فراہم کرتا ہے۔ بارش کی سختی کا انحصار درجہ حرارت کے ساتھ ٹھوس گھلنشیلتا میں ہونے والی تبدیلیوں پر ہوتا ہے جس سے نجاست کے مرحلے کے باریک ذرات پیدا ہوتے ہیں، جو بے ترتیبی کی نقل و حرکت، یا کرسٹل کی جالی میں نقائص کو روکتے ہیں۔ چونکہ نقل مکانی اکثر پلاسٹکیت کے غالب کیریئر ہوتے ہیں، اس لیے یہ مواد کو سخت کرنے کا کام کرتا ہے۔ نجاست وہی کردار ادا کرتی ہیں جو ذرہ سے تقویت یافتہ مرکب مادوں میں ذرہ مادے ادا کرتے ہیں۔ جس طرح ہوا میں برف کی تشکیل بادل، برف یا اولے پیدا کر سکتی ہے، اسی طرح ماحول کے کسی دیئے گئے حصے کی تھرمل تاریخ پر منحصر ہے، ٹھوس مادوں میں بارش بہت سے مختلف سائز کے ذرات پیدا کر سکتی ہے، جن کی بنیادی طور پر مختلف خصوصیات ہیں۔ عام ٹمپرنگ کے برعکس، مرکب دھاتوں کو گھنٹوں تک بلند درجہ حرارت پر رکھنا چاہیے تاکہ بارش ہو سکے۔ اس وقت کی تاخیر کو "ایجنگ" کہا جاتا ہے۔ حل کے علاج اور بڑھاپے کو بعض اوقات دھاتوں کے لیے وضاحتیں اور سرٹیفکیٹ میں مختصر طور پر "ایس ٹی اے" کہا جاتا ہے۔ دو مختلف حرارت کے علاج جن میں پریسیپیٹیٹس شامل ہیں کسی مادے کی طاقت کو تبدیل کر سکتے ہیں: محلول گرمی کا علاج اور بارش گرمی کا علاج۔ ٹھوس محلول کو مضبوط بنانے میں بجھانے کے ذریعے ایک مرحلے والے ٹھوس محلول کی تشکیل شامل ہے۔ بارش کے گرمی کے علاج میں مادے کی طاقت کو بڑھانے کے لیے ناپاک ذرات کا اضافہ شامل ہوتا ہے۔ حرکیات بمقابلہ تھرموڈینامکس یہ تکنیک سپرسیچوریشن کے رجحان کا استحصال کرتی ہے، اور اس میں بارش کے لیے محرک قوت اور مطلوبہ اور ناپسندیدہ دونوں عملوں کے لیے دستیاب تھرمل ایکٹیویشن توانائی کا محتاط توازن شامل ہوتا ہے۔ نیوکلیشن نسبتا زیادہ درجہ حرارت پر ہوتا ہے (اکثر گھلنشیلتا کی حد سے بالکل نیچے) تاکہ سطح کی توانائی کی حرکی رکاوٹ کو زیادہ آسانی سے دور کیا جا سکے اور زیادہ سے زیادہ ذرات تشکیل پا سکیں۔ اس کے بعد ان ذرات کو کم درجہ حرارت پر بڑھنے دیا جاتا ہے جسے بڑھاپا کہا جاتا ہے۔ یہ کم گھلنشیلتا کے حالات میں کیا جاتا ہے تاکہ تھرموڈینامکس تیز رفتار تشکیل کے زیادہ کل حجم کو چلائے۔ درجہ حرارت پر پھیلاؤ کا متغیر انحصار بارش کو مضبوط بناتا ہے، گرمی کے تمام علاج کی طرح، ایک کافی نازک عمل ہے۔ بہت کم پھیلاؤ (عمر کے تحت)، اور ذرات بے ترتیبی کو مؤثر طریقے سے روکنے کے لیے بہت چھوٹے ہوں گے۔ بہت زیادہ (عمر بڑھنے پر)، اور وہ بہت بڑے ہوں گے اور زیادہ تر بے ترتیبی کے ساتھ تعامل کرنے کے لیے منتشر ہوں گے۔ مرکب دھات کے ڈیزائن میں بارش کو مضبوط کرنا ممکن ہے اگر ٹھوس گھلنشیلتا کی لکیر کسی مرحلے کے خاکہ کے مرکز کی طرف مضبوطی سے ڈھلوان ہو۔ اگرچہ تیز رفتار ذرات کی ایک بڑی مقدار مطلوب ہے، لیکن مرکب عنصر کی کافی چھوٹی مقدار شامل کی جانی چاہیے تاکہ یہ کسی معقول اینیلنگ درجہ حرارت پر آسانی سے گھلنشیل رہے۔ اگرچہ بڑی مقدار اکثر مطلوب ہوتی ہے، لیکن وہ چھوٹے ذرات کے سائز میں مطلوب ہوتے ہیں تاکہ طاقت میں کمی سے بچا جا سکے جیسا کہ ذیل میں بیان کیا گیا ہے۔ عام ایلومینیم اور ٹائٹینیم مرکب دھاتوں میں بارش کو مضبوط کرنے کے لیے استعمال ہونے والے عناصر ان کی ساخت کا تقریبا 10 فیصد بناتے ہیں۔ اگرچہ بائنری مرکب دھاتوں کو ایک تعلیمی مشق کے طور پر زیادہ آسانی سے سمجھا جاتا ہے، تجارتی مرکب دھات اکثر بارش کو مضبوط بنانے کے لیے تین اجزاء کا استعمال کرتے ہیں، جیسے کہ Al (Mg, Cu) اور Ti (Al, V)۔ دیگر اجزاء کی ایک بڑی تعداد غیر ارادی ہو سکتی ہے، لیکن نرم ہو سکتی ہے، یا دیگر مقاصد کے لیے شامل کی جا سکتی ہے جیسے کہ اناج کی اصلاح یا کٹاؤ کی مزاحمت۔ ایک مثال ایف سی سی ایل 12 ڈھانچے بنانے کے لیے ایلومینیم مرکب میں ایس سی اور زیڈ آر کا اضافہ ہے جو اناج کو بہتر بنانے اور مواد کو مضبوط کرنے میں مدد کرتا ہے۔ کچھ صورتوں میں، جیسے کہ بہت سے ایلومینیم مرکب دھاتوں میں، طاقت میں اضافہ کٹاؤ کی مزاحمت کی قیمت پر حاصل کیا جاتا ہے۔ مزید حالیہ ٹیکنالوجی اضافی مینوفیکچرنگ پر مرکوز ہے جس کی وجہ میٹاسٹیبل مراحل کی زیادہ مقدار ہے جو تیز ٹھنڈک کی وجہ سے حاصل کی جا سکتی ہے، جبکہ روایتی کاسٹنگ توازن کے مراحل تک زیادہ محدود ہے۔ سٹینلیس اسٹیل میں کٹاؤ کے خلاف مزاحمت کے لیے درکار نکل اور کرومیم کی بڑی مقدار کے اضافے کا مطلب ہے کہ روایتی سختی اور مزاج کے طریقے موثر نہیں ہیں۔ تاہم، کرومیم، تانبے، یا دیگر عناصر کے جھکاؤ اسٹیل کو سختی اور مزاج کے مقابلے میں اتنی ہی مقدار میں مضبوط کر سکتے ہیں۔ کم ابتدائی درجہ حرارت کے نتیجے میں زیادہ طاقت کے ساتھ، اینیلنگ کے عمل کو ایڈجسٹ کرکے طاقت کو موزوں بنایا جا سکتا ہے۔ کم ابتدائی درجہ حرارت نیوکلیئشن کی محرک قوت میں اضافہ کرتا ہے۔ زیادہ محرک قوت کا مطلب ہے زیادہ نیوکلیئشن سائٹس، اور زیادہ سائٹس کا مطلب ہے کہ جب تیار شدہ حصہ استعمال میں ہو تو بے ترتیبی میں خلل ڈالنے کے لیے مزید جگہیں۔ بہت سے مرکب نظام عمر بڑھنے کے درجہ حرارت کو ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ہوائی جہاز کی تعمیر کے لیے ریویٹ بنانے کے لیے استعمال ہونے والے کچھ ایلومینیم مرکب دھاتوں کو ان کے ابتدائی حرارت کے علاج سے لے کر ڈھانچے میں نصب ہونے تک خشک برف میں رکھا جاتا ہے۔ اس قسم کے ریویٹ کو اس کی حتمی شکل میں تبدیل کرنے کے بعد، کمرے کے درجہ حرارت پر بڑھاپا ہوتا ہے اور اس کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے، جس سے ڈھانچے کو ایک ساتھ بند کر دیا جاتا ہے۔ عمر بڑھنے کے زیادہ درجہ حرارت سے ڈھانچے کے دوسرے حصوں میں زیادہ عمر بڑھنے کا خطرہ ہوتا ہے، اور اسمبلی کے بعد مہنگے گرمی کے علاج کی ضرورت ہوتی ہے کیونکہ عمر بڑھنے کا زیادہ درجہ حرارت بارش کو بہت آسانی سے بڑھنے کے لیے فروغ دیتا ہے۔ سختی کی اقسام کئی طریقے ہیں جن کے ذریعے ایک میٹرکس کو پریسیپیٹیٹس کے ذریعے سخت کیا جا سکتا ہے، جو پریسیپیٹیٹس اور نان ڈیفارمنگ پریسیپیٹیٹس کو خراب کرنے کے لیے بھی مختلف ہو سکتے ہیں۔ ڈیفارمنگ پارٹیکلز (کمزور پریسیپیٹیٹس): ہم آہنگی کی سختی اس وقت ہوتی ہے جب ذرات اور میٹرکس کے درمیان انٹرفیس مربوط ہوتا ہے، جو ذرہ سائز اور ذرات کو متعارف کرانے کے طریقے جیسے پیرامیٹرز پر منحصر ہوتا ہے۔ ہم آہنگی وہ جگہ ہے جہاں پرسیپیٹیٹ اور میٹرکس کی جالی انٹرفیس میں مسلسل ہوتی ہے۔ سپرسیچوریٹڈ ٹھوس حل سے نکلنے والے چھوٹے ذرات میں عام طور پر میٹرکس کے ساتھ مربوط انٹرفیس ہوتے ہیں۔ کوہرنسی کا سخت ہونا پریسیپیٹیٹ اور میٹرکس کے درمیان جوہری حجم کے فرق سے پیدا ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں کوہرنسی کا تناؤ پیدا ہوتا ہے۔ اگر تلچھٹ کا جوہری حجم چھوٹا ہے، تو تناؤ ہوگا کیونکہ جالی کے ایٹم اپنے معمول کے حالات کے قریب واقع ہیں جبکہ جب تلچھٹ کا جوہری حجم بڑا ہوگا، تو جالی کے ایٹموں کا دباؤ ہوگا، کیونکہ وہ اپنی معمول کی پوزیشن سے مزید دور ہیں۔ اس بات سے قطع نظر کہ جالی دباؤ یا تناؤ میں ہے، متعلقہ تناؤ کا میدان بے ترتیبی کے ساتھ تعامل کرتا ہے جس کی وجہ سے یا تو پسپائی یا بے ترتیبی کی کشش سے بے ترتیبی کی حرکت میں کمی واقع ہوتی ہے، جس کی وجہ سے پیداوار کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے، جیسا کہ ٹھوس محلول کی مضبوطی میں سائز کا اثر ہوتا ہے۔ جو چیز اس طریقہ کار کو ٹھوس محلول کو مضبوط بنانے سے ممتاز کرتی ہے وہ یہ ہے کہ برپد کا ایک مقررہ سائز ہوتا ہے، ایٹم نہیں، اور اس وجہ سے بے ترتیبی کے ساتھ ایک مضبوط تعامل ہوتا ہے۔ ماڈیولس کی سختی کے نتیجے میں مختلف شیر ماڈیولس اور میٹرکس کا نتیجہ نکلتا ہے، جو ڈسلوکیشن لائن کشیدگی کی توانائی کی تبدیلی کا باعث بنتا ہے جب ڈسلوکیشن لائن پریسپیٹیٹ کو کاٹ دیتی ہے۔ نیز، پھسلن والی لکیر پھسلن والی لکیر میں داخل ہوتے وقت موڑ سکتی ہے، جس سے پھسلن والی لکیر کی متاثرہ لمبائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک بار پھر، مضبوطی ٹھوس محلول کی مضبوطی کی طرح پیدا ہوتی ہے، جہاں جالی میں ایک مماثلت ہوتی ہے جو بے ترتیبی کے ساتھ تعامل کرتی ہے، جس سے ان کی حرکت میں رکاوٹ پیدا ہوتی ہے۔ یقینا، تعامل کی شدت ٹھوس حل اور ہم آہنگی کو مضبوط کرنے سے مختلف ہے۔ کیمیائی مضبوطی نئے متعارف کردہ پریسیپیٹیٹ میٹرکس انٹرفیس کی سطح کی توانائی سے وابستہ ہے جب ذرہ کو ڈسلوکیشن کے ذریعے کاٹا جاتا ہے۔ چونکہ یہ سطح بنانے کے لیے توانائی لیتا ہے، اس لیے کچھ تناؤ جو نقل مکانی کی حرکت کا سبب بن رہا ہے، اضافی سطحوں کے ذریعے ایڈجسٹ کیا جاتا ہے۔ ماڈیولس کی سختی کی طرح، انٹرفیسیل ایریا کا تجزیہ بے ترتیبی لائن کی مسخ سے پیچیدہ ہو سکتا ہے۔ آرڈر کی مضبوطی اس وقت ہوتی ہے جب پریسیپیٹیٹ ایک ترتیب شدہ ڈھانچہ ہوتا ہے جس سے بانڈ کی توانائی کاٹنے سے پہلے اور بعد میں مختلف ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، ایک ترتیب شدہ کیوبک کرسٹل میں جس کی ساخت AB ہے، کاٹنے کے بعد A-A اور B-B کی بانڈ توانائی پہلے والے A-B بانڈ سے زیادہ ہوتی ہے۔ فی اکائی رقبے میں متعلقہ توانائی میں اضافہ اینٹی فیز باؤنڈری انرجی ہے اور آہستہ آہستہ جمع ہوتی ہے جیسے جیسے نقل مکانی ذرہ سے گزرتی ہے۔ تاہم، دوسری نقل مکانی ذرہ کو عبور کرتے وقت پہلی نقل مکانی کے ذریعے چھوڑے گئے اینٹی فیز ڈومین کو ہٹا سکتی ہے۔ ذرہ کی کشش اور پہلی نقل مکانی کی پسپائی دو نقل مکانی کے درمیان متوازن فاصلہ برقرار رکھتی ہے، جو ترتیب کو مضبوط بنانے کو مزید پیچیدہ بناتی ہے۔ سوائے اس کے کہ جب بہت باریک ذرات ہوتے ہیں، یہ طریقہ کار عام طور پر اتنا موثر نہیں ہوتا جتنا دوسروں کو مضبوط کرنا ہوتا ہے۔ اس طریقہ کار پر غور کرنے کا ایک اور طریقہ یہ ہے کہ جب کوئی نقل مکانی کسی ذرہ کو کاٹتی ہے، تو نئی سطح اور میٹرکس کے درمیان اسٹیکنگ کا تسلسل ٹوٹ جاتا ہے، اور بانڈنگ مستحکم نہیں ہوتی ہے۔ ترتیب کو اس انٹرفیس میں واپس لانے کے لیے، اسٹیکنگ کو منتقل کرنے کے لیے ایک اور نقل مکانی کی ضرورت ہوتی ہے۔ پہلی اور دوسری نقل مکانی کو اکثر سپر ڈسلوکیشن کہا جاتا ہے۔ چونکہ ان ذرات کو کاٹنے کے لیے سپر ڈسلوکیشن کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے ڈسلوکیشن کی حرکت میں کمی کی وجہ سے مضبوطی ہوتی ہے۔ غیر بگاڑنے والے ذرات (مضبوط گراوٹ): غیر بگاڑنے والے ذرات میں، جہاں فاصلہ کافی چھوٹا ہوتا ہے یا گراوٹ میٹرکس انٹرفیس بے ترتیب ہوتا ہے، کینچیوں کے بجائے بے ترتیبی کمان ہوتی ہے۔ مضبوطی کا تعلق محدود ذرہ سائز پر غور کرتے ہوئے ذرات کے درمیان موثر فاصلے سے ہے، لیکن ذرہ طاقت سے نہیں، کیونکہ ایک بار جب ذرہ اتنا مضبوط ہو جاتا ہے کہ اس کی نقل مکانی کاٹنے کے بجائے جھک جائے، تو نقل مکانی کے دخول کی مزاحمت میں مزید اضافہ مضبوطی کو متاثر نہیں کرے گا۔ اس لیے اہم طریقہ کار اوروان کو مضبوط کرنا ہے، جہاں مضبوط ذرات بے ترتیبی کو ماضی میں منتقل ہونے کی اجازت نہیں دیتے ہیں۔ لہذا جھکنا ضرور ہونا چاہیے اور اس میں جھکنا ڈسلوکیشن لوپس کی تعمیر کا سبب بن سکتا ہے، جس سے درمیان میں جھکنے کے لیے اضافی ڈسلوکیشن کے لیے دستیاب جگہ کم ہو جاتی ہے۔ اگر ڈسلوکیشنز ذرات کو کاٹنے سے قاصر ہیں اور ان سے آگے نہیں بڑھ سکتے ہیں، تو ڈسلوکیشن کی حرکت میں کامیابی سے رکاوٹ آتی ہے۔ نظریہ بارش کو مضبوط کرنے والی بنیادی انواع دوسرے مرحلے کے ذرات ہیں۔ یہ ذرات پورے جالی میں بے ترتیبی کی حرکت میں رکاوٹ ڈالتے ہیں۔ آپ اس بات کا تعین کر سکتے ہیں کہ دوسرے مرحلے کے ذرات ذرات کے فیز ڈایگرام پر موجود سولڈس لائن سے حل میں داخل ہوں گے یا نہیں۔ جسمانی طور پر، اس مضبوطی کے اثر کو سائز اور ماڈیولس اثرات، اور انٹرفیسیل یا سطح کی توانائی دونوں سے منسوب کیا جا سکتا ہے۔ دوسرے مرحلے کے ذرات کی موجودگی اکثر جالی کی مسخ کا سبب بنتی ہے۔ یہ جالی کی تحریفوں کا نتیجہ اس وقت نکلتا ہے جب پھسلن والے ذرات میزبان ایٹموں سے سائز اور کرسٹلگرافک ساخت میں مختلف ہوتے ہیں۔ میزبان جالی میں چھوٹے تیز رفتار ذرات تناؤ کا باعث بنتے ہیں، جبکہ بڑے تیز رفتار ذرات کمپریسیو تناؤ کا باعث بنتے ہیں۔ نقل مکانی کے نقائص بھی تناؤ کا میدان پیدا کرتے ہیں۔ نقل مکانی کے اوپر ایک کمپریسیو تناؤ ہوتا ہے اور نیچے تناؤ ہوتا ہے۔ نتیجتا، ایک بے ترتیبی اور ایک تیز رفتار کے درمیان ایک منفی تعامل توانائی ہوتی ہے جو بالترتیب ایک کمپریسیو اور تناؤ کا سبب بنتی ہے یا اس کے برعکس۔ دوسرے لفظوں میں، نقل مکانی بارش کی طرف راغب ہوگی۔ اس کے علاوہ، ایک بے دخلی اور ایک ہی قسم کے تناؤ والے میدان کے درمیان ایک مثبت تعامل توانائی ہوتی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ بے دخلی کو بارش کے ذریعے پسپا کیا جائے گا۔ بارش کے ذرات کسی مادے کی سختی کو مقامی طور پر تبدیل کر کے بھی کام کرتے ہیں۔ نقل مکانی کو زیادہ سختی والے علاقوں سے پسپا کیا جاتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر بارش کی وجہ سے مواد مقامی طور پر زیادہ مطابقت رکھتا ہے، تو نقل مکانی اس خطے کی طرف راغب ہوگی۔ اس کے علاوہ، تین قسم کے انٹرفیس باؤنڈریز (آئی پی بی) ہیں۔ پہلی قسم ایک مربوط یا ترتیب شدہ آئی پی بی ہے، ایٹم حدود کے ساتھ ایک ایک کر کے میل کھاتے ہیں۔ دونوں مراحل کے جالی پیرامیٹرز میں فرق کی وجہ سے، ایک ہم آہنگی کشیدگی توانائی اس قسم کی حد سے وابستہ ہے۔ دوسری قسم ایک مکمل طور پر بے ترتیب آئی پی بی ہے اور اس میں کوئی ہم آہنگی کا تناؤ نہیں ہے، لیکن ذرہ بے ترتیبی کے لیے غیر مسخ ہونے کا رجحان رکھتا ہے۔ آخری جزوی طور پر ترتیب شدہ آئی پی بی ہے، لہذا سرحد کے ساتھ وقفے وقفے سے بے ترتیبی کے تعارف سے ہم آہنگی کے تناؤ کو جزوی طور پر دور کیا جاتا ہے۔ میٹرکس میں مربوط پریسیپیٹیٹس میں، اگر پریسیپیٹیٹ میں میٹرکس سے کم لیٹیس پیرامیٹر ہے، تو آئی پی بی کے پار ایٹم میچ ایک اندرونی تناؤ کے میدان کی طرف جاتا ہے جو حرکت پذیر بے ترتیبی کے ساتھ تعامل کرتا ہے۔ دو اخترتی کے راستے ہیں، ایک ہم آہنگی کی سختی ہے، جالی کا مماثلت ہے جہاں شیر ماڈیولس ہے، مربوط جالی کا مماثلت ہے، ذرہ رداس ہے، ذرہ حجم کا حصہ ہے، برگر ویکٹر ہے، ارتکاز کے برابر ہے۔ دوسرا ماڈیولس سختی ہے۔ بے ترتیبی توانایٔی کی توانایٔی یہ ہے کہ، جب یہ برچھا کو کاٹتی ہے، تو اس کی توانایٔی یہ ہے کہ لکیر کے حصے کی توانایٔی میں تبدیلی ہے۔ زیادہ سے زیادہ نقل مکانی کی لمبائی ذرہ قطر سے متاثر ہوتی ہے، لائن تناؤ کی تبدیلی آہستہ آہستہ مساوی فاصلے پر ہوتی ہے۔ ڈسلوکیشن اور پریسیپیٹیٹ کے درمیان تعامل قوت ہے اور۔ مزید برآں، ایک نقل مکانی ایک تیز رفتار ذرہ کو کاٹ سکتی ہے، اور زیادہ تیز رفتار میٹرکس انٹرفیس متعارف کراسکتی ہے، جو کیمیائی مضبوطی ہے۔ جب بے ترتیبی ذرہ میں داخل ہو رہی ہوتی ہے اور ذرہ کے اندر ہوتی ہے، تو ذرہ کا اوپری حصہ نچلے حصے کے حوالے سے بی کاٹنے کے ساتھ ساتھ بے ترتیبی کے اندراج کے ساتھ ہوتا ہے۔ اسی طرح کا عمل اس وقت ہوتا ہے جب نقل مکانی ذرہ سے باہر نکلتی ہے۔ مکمل نقل و حمل کے ساتھ تقریبا شدت کے میٹرکس-فرسودہ سطح کے رقبے کی تخلیق ہوتی ہے، جہاں r ذرہ کا رداس ہے اور b برگر ویکٹر کی شدت ہے۔ سطح کی توانائی میں نتیجے میں ہونے والا اضافہ ہے، جہاں سطح کی توانائی ہے۔ نقل مکانی اور ذرہ کے درمیان زیادہ سے زیادہ قوت ہے، اسی بہاؤ کا دباؤ ہونا چاہیے۔ جب کسی ذرہ کو نقل مکانی کے ذریعے کاٹا جاتا ہے، تو ذرہ کو خراب کرنے کے لیے ایک حد تک کاٹنے والے دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔ مطلوبہ شیر کشیدگی کا اظہار مندرجہ ذیل ہے: جب بارش کا سائز چھوٹا ہوتا ہے، تو مطلوبہ شیر کشیدگی بارش کے سائز کے متناسب ہوتی ہے، تاہم، ایک مقررہ ذرہ حجم کے حصے کے لیے، ذرہ کے فاصلے میں اضافے کی وجہ سے یہ کشیدگی r کی بڑی اقدار پر کم ہو سکتی ہے۔ منحنی خطوط کی مجموعی سطح کو موروثی ذرہ طاقت یا ذرہ حجم کے حصے میں اضافے سے بلند کیا جاتا ہے۔ نقل مکانی نام نہاد اوروان میکانزم کے ذریعے ایک تیز رفتار ذرہ کے گرد بھی جھک سکتی ہے۔ چونکہ ذرہ غیر مسخ شدہ ہوتا ہے، اس لیے ذرات () کے ارد گرد نقل مکانی جھک جاتی ہے، بائی پاسنگ کو متاثر کرنے کے لیے درکار دباؤ انٹر پارٹیکل اسپیسنگ کے الٹا متناسب ہوتا ہے، یعنی ذرہ رداس کہاں ہے۔ ڈس لوکیشن لوپس بائی پاس آپریشن کے بعد ذرات کو گھیر لیتے ہیں، اس کے بعد کے ڈس لوکیشن کو لوپس کے درمیان نکالنا پڑتا ہے۔ اس طرح، دوسری نقل مکانی کے لیے موثر ذرہ فاصلہ کم ہو کر ساتھ ہو جاتا ہے، اور اس نقل مکانی کے لیے بائی پاسنگ تناؤ ہونا چاہیے، جو پہلے کے مقابلے میں زیادہ ہے۔ تاہم، جیسے جیسے ذرہ کا رداس بڑھتا جائے گا، بڑھتا جائے گا تاکہ بارشوں کے حجم کے اسی حصے کو برقرار رکھا جا سکے، بڑھے گا اور کم ہوتا جائے گا۔ نتیجے کے طور پر، جیسے جیسے بارش کا سائز بڑھتا جائے گا مواد کمزور ہوتا جائے گا۔ ایک فکسڈ پارٹیکل والیوم فریکشن کے لیے، بڑھتی ہوئی r کے ساتھ کم ہوتا ہے کیونکہ اس کے ساتھ پارٹیکل اسپیسنگ میں اضافہ ہوتا ہے۔ دوسری طرف، ذرہ کے باریک فاصلے کے نتیجے میں تناؤ کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے۔ کی سطح ذرہ طاقت سے متاثر نہیں ہوتی ہے۔ یعنی، ایک بار جب کوئی ذرہ کاٹنے کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے کافی مضبوط ہو جاتا ہے، تو اس کی نقل مکانی کے دخول کے خلاف مزاحمت میں مزید اضافے کا اس پر کوئی اثر نہیں پڑتا، جس کا انحصار صرف میٹرکس کی خصوصیات اور موثر ذرہ فاصلے پر ہوتا ہے۔ اگر حجم کے حصے کے اے کے ذرات کو میٹرکس میں منتشر کیا جاتا ہے، تو ذرات کو کاٹا جاتا ہے اور انہیں بائی پاس کیا جاتا ہے، زیادہ سے زیادہ طاقت حاصل کی جاتی ہے، جہاں کاٹنے اور جھکنے کے دباؤ برابر ہوتے ہیں۔ اگر ایک ہی حجم کے حصے کے B کے فطری طور پر سخت ذرات موجود ہوں تو منحنی خطوط کی سطح بڑھ جاتی ہے لیکن ایک کی نہیں۔ زیادہ سے زیادہ سختی، جو کہ اے ذرات کے لیے اس سے زیادہ ہے، پر پائی جاتی ہے۔ اے کے حجم کے حصے کو بڑھانا دونوں کی سطح کو بڑھاتا ہے اور حاصل کردہ زیادہ سے زیادہ طاقت کو بڑھاتا ہے۔ مؤخر الذکر پر پایا جاتا ہے، جو منحنی شکل کے لحاظ سے کم یا زیادہ ہو سکتا ہے۔ گورننگ مساوات دو اہم قسم کی مساوات ہیں جو کمزور اور مضبوط پریسیپیٹیٹس کی بنیاد پر بارش کو سخت کرنے کے دو طریقہ کار کو بیان کرتی ہیں۔ کمزور بارشوں کو نقل مکانی کے ذریعے کاٹا جا سکتا ہے جبکہ مضبوط بارشوں کو نہیں، اور اس لیے نقل مکانی کو جھکنا چاہیے۔ سب سے پہلے، ان دو مختلف میکانزم کے درمیان فرق پر غور کرنا ضروری ہے جو ان کی نقل مکانی لائن تناؤ کے لحاظ سے ہے۔ لائن ٹینشن بیلنس مساوات یہ ہے: کسی خاص تناؤ پر نقل مکانی کا رداس کہاں ہے۔ نقل مکانی کے جھکنے کی وجہ سے مضبوط رکاوٹیں چھوٹی ہوتی ہیں۔ پھر بھی، رکاوٹ کی طاقت میں کمی سے اس میں اضافہ ہوگا اور اسے حساب میں شامل کرنا ضروری ہے۔ L 'رکاوٹوں کے درمیان موثر فاصلہ L کے برابر بھی ہے۔ یہ مضبوط رکاوٹوں کے لیے ایک مساوات چھوڑتا ہے: کمزور ذرات کو مدنظر رکھتے ہوئے، رکاوٹوں کے ذریعے نسبتا سیدھا رہنے والی بے دخلی کی لکیر کی وجہ سے قریب ہونا چاہیے۔ نیز، L 'یہ ہوگا: جو کمزور ذرہ مساوات کو بیان کرتا ہے: اب، ہر نظام کے طریقہ کار پر غور کریں: ذرات کے ذریعے نقل مکانی کاٹنے کے لیے: ابتدائی مرحلے میں زیادہ تر مضبوطی کے لیے، یہ اس کے ساتھ بڑھتا ہے، جہاں ایک طول و عرض کے بغیر مماثلت کا پیمانہ ہے (مثال کے طور پر، ہم آہنگی کی سختی میں، پریسیپیٹیٹ اور میٹرکس لیٹس پیرامیٹر کی فریکشنل تبدیلی ہے)، پریسیپیٹیٹ کا حجم کا حصہ ہے، پریسیپیٹیٹ ریڈیئس ہے، اور برگر ویکٹر کی شدت ہے۔ اس تعلق کے مطابق، بڑھتی ہوئی عدم مطابقت، حجم کے حصے اور ذرہ سائز کے ساتھ مادے کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے، تاکہ چھوٹے رداس والے ذرات کے ذریعے نقل مکانی کرنا آسان ہو۔ کاٹنے کے ذریعے مختلف قسم کی سختی کے لیے، گورننگ مساوات درج ذیل ہیں۔ ہم آہنگی کی سختی کے لیے،، جہاں شیر کشیدگی میں اضافہ ہوتا ہے، میٹرکس کا شیر ماڈیولس ہوتا ہے، اور یہ پریسیپیٹیٹ یا میٹرکس کے لیٹس پیرامیٹر ہوتے ہیں۔ ماڈیولس کی سختی کے لیے،،، جہاں اور کہاں پرپیسٹیٹ یا میٹرکس کے شیر ماڈیولس ہیں۔ کیمیائی مضبوطی کے لیے،، جہاں ذرہ میٹرکس انٹرفیس سطح کی توانائی ہے۔ ترتیب کو مضبوط بنانے کے لیے، (کم، ابتدائی مرحلے کی بارش)، جہاں ڈسلوکیشنز کو وسیع پیمانے پر الگ کیا جاتا ہے ؛ (زیادہ، ابتدائی مرحلے کی بارش)، جہاں ڈسلوکیشنز کو وسیع پیمانے پر الگ نہیں کیا جاتا ہے ؛، جہاں اینٹی فیز باؤنڈری انرجی ہے۔ ذرات کے ارد گرد جھکاؤ: جب جھکاؤ بے ترتیبی کے دخول کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے کافی مضبوط ہوتا ہے، تو بے ترتیبی کمان اور زیادہ سے زیادہ دباؤ اوروان مساوات کے ذریعے دیا جاتا ہے۔ ڈسلوکیشن کمانگ، جسے اوروان کی مضبوطی بھی کہا جاتا ہے، اس وقت ہونے کا امکان زیادہ ہوتا ہے جب مواد میں ذرہ کثافت کم ہوتی ہے۔ جہاں مادی طاقت ہے، شیر ماڈیولس ہے، برگر ویکٹر کی شدت ہے، پننگ پوائنٹس کے درمیان فاصلہ ہے، اور دوسرے مرحلے کا ذرہ رداس ہے۔ اس گورننگ مساوات سے پتہ چلتا ہے کہ بے دخلی کے لیے طاقت دوسرے مرحلے کے ذرہ رداس کے الٹا متناسب ہوتی ہے، کیونکہ جب پریسیپیٹیٹ کا حجم کا حصہ طے ہوتا ہے، تو ذرات کے درمیان فاصلہ ذرہ رداس کے ساتھ بیک وقت بڑھتا ہے، اس لیے اس کے ساتھ بڑھتا ہے۔ ان گورننگ مساوات سے پتہ چلتا ہے کہ بارش کو سخت کرنے کا طریقہ کار پروسیپیٹیٹ ذرات کے سائز پر منحصر ہے۔ چھوٹے میں، کاٹنے کا غلبہ ہوگا، جبکہ بڑے میں، جھکنا غالب ہوگا۔ دونوں مساوات کے پلاٹ کو دیکھتے ہوئے، یہ واضح ہے کہ ایک تنقیدی رداس ہے جس پر زیادہ سے زیادہ مضبوطی ہوتی ہے۔ یہ تنقیدی رداس عام طور پر 5-30 nm ہوتا ہے۔ اوپر کا اوروان مضبوط کرنے والا ماڈل موڑنے کی وجہ سے نقل مکانی میں ہونے والی تبدیلیوں کو نظر انداز کرتا ہے۔ اگر جھکاؤ کا حساب لگایا جاتا ہے، اور فرینک ریڈ میکانزم میں عدم استحکام کی حالت کو فرض کیا جاتا ہے، تو پننگ حصوں کے درمیان جھکاؤ کے لیے اہم تناؤ کو اس طرح بیان کیا جا سکتا ہے: جہاں ایک فنکشن ہے، ڈسلوکیشن لائن اور برگرز ویکٹر کے درمیان کا زاویہ ہے، موثر ذرہ علیحدگی ہے، برگرز ویکٹر ہے، اور ذرہ رداس ہے۔ دیگر غور اناج کا سائز کنٹرول پولی کرسٹل لائن مواد میں بارش اناج ریفائنرز کے طور پر کام کر سکتی ہے اگر وہ نیوکلیئٹڈ ہوں یا اناج کی حدود کے قریب واقع ہوں، جہاں وہ اناج کی حدود کو پن کرتے ہیں کیونکہ مرکب دھات مضبوط ہو رہی ہوتی ہے اور موٹے مائیکرو اسٹرکچر کی اجازت نہیں دیتی ہے۔ یہ مددگار ہے، کیونکہ باریک مائیکرو اسٹرکچر اکثر کمرے کے درجہ حرارت پر موٹے (مکینیکل خصوصیات) سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ حالیہ دنوں میں نینو پرسیپیٹیٹس کا مطالعہ کریپ حالات میں کیا جا رہا ہے۔ یہ برستیں زیادہ درجہ حرارت پر اناج کی حد کو بھی جوڑ سکتی ہیں، جو بنیادی طور پر "رگڑ" کے طور پر کام کرتی ہیں۔ ایک اور مفید اثر یہ ہو سکتا ہے کہ ڈفیوژنل کریپ کے حالات کے تحت اناج کی باؤنڈری سلائڈنگ کو بہت باریک ریزپیٹیٹس کے ساتھ روکا جائے اور اگر ریزپیٹیٹس میٹرکس میں یکساں طور پر منتشر ہو جاتے ہیں، تو اناج میں وہی ریزپیٹیٹس کریپ ڈسلوکیشن کریپ کے حالات کے تحت ڈسلوکیشن کے ساتھ تعامل کر سکتے ہیں۔ ثانوی بارشیں، ان کی بنیادی ساخت کے لحاظ سے، عمر بڑھنے کے کچھ ایسے حالات میں بن سکتی ہیں جو پہلے نہیں تھے۔ میٹرکس ٹھوس حل کی حالتوں سے سالیوٹس کو ہٹانے سے ثانوی پریسیپیٹیٹس پیدا ہو سکتے ہیں۔ اس کے کنٹرول کو مائیکرو اسٹرکچر کو کنٹرول کرنے اور خصوصیات کو متاثر کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ نئے مرکب دھاتوں کی کمپیوٹیشنل دریافت اگرچہ نئے مرکب دھاتوں کو تیار کرنے کے لیے اہم کوششیں کی گئی ہیں، تجرباتی نتائج کو نافذ کرنے میں وقت اور پیسہ لگتا ہے۔ ایک ممکنہ متبادل ڈینسٹی فنکشنل تھیوری کے ساتھ تخروپن کرنا ہے، جو بارش کو سخت کرنے کے تناظر میں، پریسیپیٹیٹس اور میٹرکس کی کرسٹل لائن ساخت سے فائدہ اٹھا سکتا ہے اور روایتی شکل میں تجربات کے مقابلے میں بہت زیادہ متبادلات کی تلاش کی اجازت دیتا ہے۔ ان تخروپنوں کو کرنے کی ایک حکمت عملی ترتیب شدہ ڈھانچوں پر توجہ مرکوز کرنا ہے جو بہت سے دھاتی مرکب دھاتوں میں پائے جا سکتے ہیں، جیسے طویل مدتی اسٹیکنگ آرڈرڈ (ایل پی ایس او) ڈھانچے جو متعدد نظاموں میں مشاہدہ کیے گئے ہیں۔ ایل پی ایس او ڈھانچہ ایک محور کے ساتھ لمبی بھری ہوئی پرتوں والی ترتیب ہے جس میں کچھ پرتیں تیز عناصر سے بھرپور ہوتی ہیں۔ یہ سپر سیل کی ہم آہنگی کا فائدہ اٹھانے کی اجازت دیتا ہے اور یہ فی الحال دستیاب ڈی ایف ٹی طریقوں کے ساتھ اچھی طرح سے فٹ ہوتا ہے۔ اس طرح، کچھ محققین نے ممکنہ مضبوط ہونے والے جھرنوں کی جانچ پڑتال کے لیے حکمت عملی تیار کی ہے جو کچھ دھاتی مرکب دھاتوں کے وزن کو کم کرنے کی اجازت دیتی ہیں۔ مثال کے طور پر، ایم جی-مرکب دھاتوں کو گاڑیوں کی صنعت میں ایلومینیم اور اسٹیل کی جگہ لینے کے لیے ترقی پسند دلچسپی حاصل ہوئی ہے کیونکہ یہ ہلکی ساختی دھاتوں میں سے ایک ہے۔ تاہم، ایم جی مرکب کم طاقت اور لچک کے ساتھ مسائل ظاہر کرتے ہیں جنہوں نے ان کا استعمال محدود کر دیا ہے۔ اس پر قابو پانے کے لیے، نایاب زمینی عناصر کے اضافے کے ذریعے بارش کو سخت کرنے کی تکنیک کا استعمال مرکب دھات کی طاقت اور لچک کو بہتر بنانے کے لیے کیا گیا ہے۔ خاص طور پر، ایل پی ایس او ڈھانچے پائے گئے جو ان اضافے کے لیے ذمہ دار ہیں، جس سے ایک ایم جی-مرکب مرکب پیدا ہوتا ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر 5 فیصد لمبائی پر اعلی پیداوار کی طاقت: 610 ایم پی اے کا مظاہرہ کرتا ہے۔ اس طرح، کچھ محققین نے نایاب عناصر (آر ای) سے سستے متبادل تلاش کرنے کے لیے حکمت عملی تیار کی ہے۔ یہ ایم جی-ایکس ایل-ایکس ایس کے ساتھ ایک سہ رخی نظام کی تقلید کی گئی تھی، جہاں ایکس ایل اور ایکس ایس بالترتیب ایم جی سے بڑے اور چھوٹے ایٹموں سے مطابقت رکھتے ہیں۔ اس مطالعے کے تحت، 85 سے زیادہ ایم جی-ری-ایکس ایس ایل پی ایس او ڈھانچوں کی تصدیق کی گئی، جس سے معلوم ایل پی ایس او ٹرنیری ڈھانچوں کی پیش گوئی کرنے کی ڈی ایف ٹی صلاحیت ظاہر ہوتی ہے۔ پھر وہ 11 غیر آر ای ایکس ایل عناصر کو تلاش کرتے ہیں اور پتہ چلا کہ ان میں سے 4 تھرموڈینامک طور پر مستحکم ہیں۔ ان میں سے ایک Mg-Ca-Zn نظام ہے جس کے ایل پی ایس او ڈھانچہ بنانے کی پیش گوئی کی گئی ہے۔ پچھلی ڈی ایف ٹی پیش گوئیوں کے بعد، دیگر تفتیش کاروں نے ایم جی-زیڈ این-وائی-ایم این-سی اے سسٹم کے ساتھ تجربات کیے اور پتہ چلا کہ 0.34%at سی اے کے اضافے پر ایل پی ایس او ڈھانچوں کی تشکیل کی وجہ سے سسٹم کی مکینیکل خصوصیات میں اضافہ ہوا، جس سے "طاقت اور لچک کا ایک اچھا توازن" حاصل ہوا۔ بارش کو سخت کرنے والے مواد کی مثالیں 2000 سیریز ایلومینیم مرکب دھات (اہم مثالیں: 2024 اور 2019، Y مرکب دھات اور ہائیڈومینیئم بھی) 6000 سیریز ایلومینیم مرکب دھات (اہم مثال: سائیکل کے فریموں اور ایروناٹیکل ڈھانچوں کے لیے 6061) 7000 سیریز ایلومینیم مرکب دھات (اہم مثالیں: 7075 اور 7475) 17-4 سٹینلیس سٹیل (UNS S17400) مارجنگ اسٹیل انکونیل 718 مرکب دھات X-750 رینے 41 واسپالائے ہائی پرفارمنس کاپر-پریسیپیٹیشن-ہارڈنڈ اسٹیل ملبری (یورینیم مرکب دھات) NAK55 کم کاربن اسٹیل بھی دیکھیں الفریڈ ولم مواد کی طاقت میکانزم کو مضبوط کرنا میٹالرجی سپر الائے حوالہ جات مزید پڑھنا ASM پوزیٹرون سپیکٹروسکوپی۔ دھات کے گرمی کے علاج مواد کے طریقہ کار کو مضبوط کرنا