Кіріспе
Диффузиялық жыртылыс - кристалдық қатты денелердің кристалдық торлары арқылы бос орындардың диффузиясымен деформациялануын білдіреді. Диффузиялық ығысу материалдың сынық бұзылуына емес, пластикалық деформацияға әкеледі. Диффузиялық жыртылыс температураға басқа деформациялық механизмдерге қарағанда сезімтал. Ол әсіресе жоғары гомологты температурада (яғни абсолютті балқу температурасының оннан бір бөлігі ішінде) маңызды болады. Диффузиялық жыртылыс кристаллдың торлары арқылы кристалл ақауларының көшіп кетуінен пайда болады, сондықтан кристалл бір бағытта екіншісіне қатысты үлкен қысымға ұшыраған кезде ақаулар қысым бағыты бойынша кристалл беттеріне көшіп кетеді, бұл максималды қысым бағытында кристалды қысқартатын таза массалық ауысуды тудырады. Ақаулардың көшірілуі ішінара бос орындарға байланысты, олардың көшірілуі қарама-қарсы бағыттағы таза масса тасымалына тең.
Принцип
Кристалл материалдар микромасштабта ешқашан да кемелденбейді. Кристалл тордағы кейбір атомдар орындары "әлеуметтік емес" бөлшектер немесе бос орындар сияқты нүктелік ақаулармен қамтылуы мүмкін. Бос орындарды химиялық түрлер ретінде (немесе құрама түрдің / компоненттің бөлігі) қарастыруға болады, содан кейін оларды гетерогенді фазалық тепе-теңдіктерді қолдану арқылы өңдеуге болады. Бос орындардың санына кристалл тордағы химиялық қоспалардың саны да әсер етуі мүмкін, егер мұндай қоспалар торда бос орындардың пайда болуын қажет етсе. Бос орын кристалл құрылымы арқылы көршілес бөлшектер бос орынға "сапырылатын" кезде қозғалуы мүмкін, сондықтан бос орын кристалл тордың бір орнын қозғалады. Химиялық байланыстарды бұзады және жаңа байланыстар процесте қалыптасады, сондықтан белгілі бір белсенділік энергиясы қажет. Кристалл арқылы бос орынды жылжыту температура жоғары болған кезде оңай болады. Барлық бос орындар кристаллға біркелкі таралған кезде ең тұрақты жағдай болады. Бұл принцип Фик заңынан туындайды: Jx - x бағытындағы бос орындардың ағыны ("ағысы"); Dx - осы бағыттағы материал үшін тұрақты және осы бағыттағы бос орындардың концентрациясының айырмашылығы. Бұл заң (x, y, z) кеңістіктегі барлық негізгі бағыттар үшін жарамды, сондықтан формуладағы x-ті y немесе z-ке ауыстыруға болады. Нәтижесінде олар кристаллға біркелкі таралады, бұл ең жоғары араласу энтропиясына әкеледі. Кристаллға механикалық кернеуді қолданғанда, ең төменгі негізгі кернеу бағытына перпендикуляр жақтарында жаңа бос орындар пайда болады. Бос орындар максималды кернеуге перпендикуляр кристалл жазықтығына қарай қозғала бастайды. Қазіргі теория бойынша, ақаудың маңайындағы иілгіштік тартылыс ең үлкен дифференциалдық сығылу оське қарай кішірек, кристалл ішінде ақаулар химиялық потенциал градиентін (жатырлық тартылысқа байланысты) жасайды, бұл диффузия арқылы ең жоғары сығылу бетінде ақаулардың таза жинақталуына әкеледі. Бос орындар ағыны - бұл кері бағыттағы бөлшектер ағыны. Бұл кристаллдық материал бос орындар ағыны арқылы дифференциалдық кернеу кезінде деформациялануы мүмкін дегенді білдіреді. Қалтадағы басқа түрлерді алмастыратын жоғары қозғалмалы химиялық компоненттер химиялық түрлердің кристаллдың өзінде нақты айырмашылықты массалық ауысуына (яғни бөлінуіне) әкелуі мүмкін, бұл көбінесе реологиялық жағынан қиын заттың қысқаруына және деформацияны арттыруға ықпал етеді.
In which Jx stands for the flux ("flow") of vacancies in direction x; Dx is a constant for the material in that direction and is the difference in concentration of vacancies in that direction. The law is valid for all principal directions in (x, y, z) space, so the x in the formula can be exchanged for y or z. The result will be that they will become evenly distributed over the crystal, which will result in the highest mixing entropy. When a mechanical stress is applied to the crystal, new vacancies will be created at the sides perpendicular to the direction of the lowest principal stress. The vacancies will start moving in the direction of crystal planes perpendicular to the maximal stress. Current theory holds that the elastic strain in the neighborhood of a defect is smaller toward the axis of greatest differential compression, creating a defect chemical potential gradient (depending upon lattice strain) within the crystal that leads to net accumulation of defects at the faces of maximum compression by diffusion. A flow of vacancies is the same as a flow of particles in the opposite direction. This means a crystalline material can deform under a differential stress, by the flow of vacancies. Highly mobile chemical components substituting for other species in the lattice can also cause a net differential mass transfer (i. e. segregation) of chemical species inside the crystal itself, often promoting shortening of the rheologically more difficult substance and enhancing deformation.
Диффузиялық жыртылу түрлері
Бос орындардың кристалл арқылы диффузиясы бірнеше жолмен болуы мүмкін. Бос орындар кристалл арқылы қозғалғанда (материалдық ғылымда жиі "табан" деп аталады), бұл НабарроЕрленгтің жыртылуы деп аталады. Бос орындардың қозғалуының тағы бір жолы - астық шекаралары бойынша, бұл Кобль ағып кетуі деп аталатын механизм. Кристалл диффузиялық жыртылыс арқылы бір мезгілде түйіршік шекарасының жылжуынан (толық түйіршіктердің түйіршік шекаралары бойынша қозғалысы) орын проблемаларын қабылдауға деформацияланған кезде, бұл түйіршікті немесе суперпластикалық ағын деп аталады. Диффузиялық ығысу қысымдағы ерітіндімен бір мезгілде болуы мүмкін. Қысымды ерітінді, Кобльдің жыртылуы сияқты, материалдың дән шекаралары бойынша қозғалатын механизмі. Кобльдегі ығысу кезінде бөлшектер "құрғақ" диффузия арқылы қозғалады, ал қысымды ерітіндіде олар ерітіндіде қозғалады.
Диффузиялық жыртылу іздері
Диффузиялық жыртылыс кристалл материалда айқын микромасштабты дәлелдеуді табу қиын, өйткені нақты дәлел ретінде бірнеше құрылым анықталды. Диффузиялық жыртылыспен деформацияланған материалда жазықталған дәндер (формалық басым бағыты немесе SPO деп аталатын дәндер) болуы мүмкін. Желілік артықшылықты бағыты (немесе LPO) жоқ тең өлшемді түйіршіктер суперпластикалық ағынның белгісі болуы мүмкін. Өте жоғары температурада деформацияланған материалдарда диффузиялық жыртылыс үшін лобатты дәндердің шекараларын дәлел ретінде алуға болады. Диффузиялық жыртылыс - кристаллдар көлемінің ұлғаюы мүмкін механизм. Көлденең дәндердің үлкенірек болуы кристалл материалда диффузиялық жыртылыс тиімдірек болғанын көрсетеді.