확산 크리프

확산 크리프는 결원이 결정 격자를 통해 확산됨으로써 결정 고형물이 변형되는 것을 말한다.^[1]확산 크리프는 재료의 부서지기 쉬운 파손보다는 소성 변형을 초래한다.

확산 크리프는 다른 변형 메커니즘보다 온도에 더 민감하다.그것은 보통 높은 동음이의 온도(즉, 절대 용해 온도의 약 10분의 1 이내)에서 발생한다.확산 크리프는 결정체가 결정체의 격자를 통해 이동하여 결정체가 다른 방향과 비교하여 한 방향으로 더 큰 정도의 압축을 받을 때 결점이 압축 방향을 따라 결정 면으로 이동하게 되어 결정체가 단층 내에 짧아지는 순 질량 전달이 발생한다.최대 압축력결함의 이주는 부분적으로 결함의 원인이 되는데, 결함의 이주는 반대 방향의 순 대량 수송과 동일하다.

원리

결정성 물질은 결코 미세한 규모로 완벽하지 않다.결정 격자 안에 있는 원자의 일부 부위는 "외부" 입자 또는 공실과 같은 점 결함에 의해 점유될 수 있다.결원은 실제로 화학종 그 자체(또는 복합종/성분의 일부)로 생각할 수 있으며, 이는 이질적인 위상 평형을 사용하여 처리될 수 있다.결원의 수는 또한 결정 격자 내의 화학 불순물의 수에 의해 영향을 받을 수 있다. 그러한 불순물이 격자 안에 존재하기 위해 결원의 형성을 필요로 하는 경우.

빈 공간은 인접한 입자가 빈 공간에 "점프"될 때 결정 구조를 통해 이동할 수 있으므로, 빈 공간은 실제로 결정 격자의 한 부위로 이동할 수 있다.이 과정에서 화학적 결합이 깨지고 새로운 결합이 형성돼야 하므로 일정한 활성화 에너지가 필요하다.^[2]따라서 온도가 높을 때 결원을 수정으로 옮기는 것이 더 쉬워진다.

가장 안정된 상태는 모든 빈자리가 수정으로 고르게 퍼질 때일 것이다.이 원칙은 픽의 법칙에서 따온 것이다.

J_{x}=-D_{x}{\frac {\Delta C}{\Delta x}}

여기서 J는_x 방향 x에 있는 공실의 플럭스("흐름")를 의미하며_x, D는 해당 방향의 재료에 대한 ${\Delta C}/{\Delta x}$ 이며 ${\Delta C}/{\Delta x}$ ${\Delta C}/{\Delta x}$ ${\Delta C}/{\Delta x}$ / ${\Delta C}/{\Delta x}$ Δ ${\Delta C}/{\Delta x}$ {\ $displaystyle$ {\ $Delta$ C}/{\ $Delta$ x $}}}}$ 는 해당 ${\Delta C}/{\Delta x}$ 방향의 공실의 농도 차이다.이 법은 (x, y, z)-공간의 모든 주요 방향에 유효하므로 공식의 x는 y 또는 z와 교환할 수 있다.그 결과 수정 위에 균일하게 분포되어 혼합 엔트로피가 가장 높게 나타날 것이다.

크리스털에 기계적 응력을 가하면 가장 낮은 원근응력의 방향에 수직인 변에 새로운 공실이 생긴다.빈 공간은 최대 응력에 수직인 결정면의 방향으로 움직이기 시작할 것이다.^[3]현재 이론에 따르면 결점 부근의 탄성 스트레인은 최대 차분 압축 축을 향해 더 작아서 결정 내에서 결점 화학적 전위 구배( 격자 변형률에 따라)를 생성하여 확산에 의해 최대 압축 면에 결점이 순 누적된다.공실의 흐름은 반대 방향으로의 입자 흐름과 같다.이것은 결원의 흐름에 의해 결정체가 미분압력 하에서 변형될 수 있다는 것을 의미한다.

격자 안의 다른 종을 대체하는 고도의 이동성 화학성분은 또한 결정 자체 내부의 화학종들의 순 미분 물질 전달(즉, 분리)을 유발할 수 있으며, 종종 더 난해한 물질의 단축과 변형을 촉진한다.

확산 크리프의 종류

수정을 통한 결원의 확산은 여러 가지 방법으로 발생할 수 있다.결원이 결정체를 통해 이동할 때(흔히 "회색"이라고 불리는 물질과학에서), 이것을 나바로-라고 부른다.청어가 오싹오싹하다.결원이 움직일 수 있는 또 다른 방법은 코블 크리프라고 불리는 메커니즘인 곡물 경계를 따라 움직이는 것이다.

동시적인 곡물경계 슬라이딩(곡물경계를 따라 전곡물의 이동)에서 공간 문제를 수용하기 위해 확산 크리프에 의해 결정체가 변형될 때 이를 과립 또는 초플라스틱 흐름이라고 한다.^[4]확산 크리프는 압력 용액과 동시에 발생할 수 있다.압력 용액은 코블 크리프와 마찬가지로 물질이 곡물 경계를 따라 움직이는 메커니즘이다.코블 크리프에 있는 동안 입자들은 "건식" 확산에 의해 움직이며, 압력 용액에서 입자들은 용액으로 이동한다.

흐름법칙

물질의 각 소성변형은 변형률( ${\dot {\epsilon }}$ ${{\$ {\ $dot{\epsilon$ ${\dot {\epsilon }}$ 이 차응력( (σ 또는 σ_D), 곡물 크기(d) 및 활성화 값에 따라 달라지는 공식으로 설명할 수 있다.^[5]

$\displaystyle \!{\dot {\\epsilon }}=애^{\frac {-Q}{RT}}{\frac {\sigma ^{n}}{d^{m}}}}}}}}$

여기서 A는 확산의 상수, Q 메커니즘의 활성화 에너지, R 기체 상수 및 T 절대 온도(켈빈 단위)이다.지수 n과 m은 각각 응력과 곡물 크기에 대한 흐름의 민감도에 대한 값이다.A, Q, n, m의 값은 변형 메커니즘마다 다르다.확산 크리프의 경우 n의 값은 대개 약 1이다.m 값은 2(나바로-헤링 크리프)와 3(코블 크리프) 사이에서 변할 수 있다.이것은 코블 크리프가 물질의 곡물 크기에 더 민감하다는 것을 의미한다: 큰 곡물을 가진 물질은 작은 곡물을 가진 물질보다 코블 크리프에 의해 쉽게 변형될 수 있다.

확산 크리프의 흔적

확실한 증거로 확인된 구조물이 거의 없기 때문에 결정 물질에서 확산 크리프에 대한 명확한 미세 스케일의 증거를 찾기가 어렵다.확산 크리프에 의해 변형된 물질은 편평한 곡물( 소위 형태 선호 방향 또는 SPO라고 불리는 곡물)을 가질 수 있다.격자 선호 방향(또는 LPO)이 없는 등차원의 곡물은 초플라스틱 흐름을 나타내는 지표일 수 있다.^[6]매우 높은 온도에서 변형된 재료에서 로브산염 곡물 경계는 확산 크리프의 증거로 채택될 수 있다.^[7]

확산 크리프는 결정의 부피가 증가할 수 있는 메커니즘이다.더 큰 곡물 크기는 확산 크리프가 결정 물질에서 더 효과적이었음을 나타내는 신호일 수 있다.

참고 항목

참조

^ Passchier & Trouw 1998; 페이지 257
^ 트위스 앤 무어스 2000 페이지 391
^ 트위스 앤 무어스 2000; 페이지 390-391
^ 트위스 앤 무어스 2000 페이지 394
^ Passchier & Trouw 1998; 페이지 54
^ Passchier & Trouw 1998; 페이지 42
^ 고워 & 심슨 1992

문학

Gower, R.J.W. & Simpson, C.; 1992: 자연적으로 변형된, 고등급의 석영 펠트스파틱 암석의 위상 경계 이동성: 확산 크리프에 대한 증거, Journal of Structural Geology 14, 페이지 301-314.
패시어, C.W. & Trouw, R.A.J., 1998: 미시구조론, 스프링거, ISBN 3-540-58713-6
Twiss, R.J. & Moores, E.M., 2000 (6판):구조 지질학, W.H. 프리먼 & co, ISBN 0-7167-2252-6

[1] Passchier & Trouw 1998; 페이지 257

[2] 트위스 앤 무어스 2000 페이지 391

[3] 트위스 앤 무어스 2000; 페이지 390-391

[4] 트위스 앤 무어스 2000 페이지 394

[5] Passchier & Trouw 1998; 페이지 54

[6] Passchier & Trouw 1998; 페이지 42

[7] 고워 & 심슨 1992

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