تحويل بدون انتشار

يشير التحول غير الانتشاري ، المعروف عمومًا باسم التحول الإزاحي ، إلى تغييرات في الحالة الصلبة في الهياكل البلورية لا تعتمد على انتشار الذرات عبر مسافات شاسعة. بل تتجلى هذه التحولات نتيجة للتحولات المتزامنة في مواضع الذرات، حيث تخضع الذرات لإزاحات لمسافات أصغر من المسافة بين الذرات المجاورة، مع الحفاظ على ترتيبها النسبي. ومن الأمثلة على هذه الظاهرة التحول المارتنسيتي، وهو حدث ملحوظ لوحظ في سياق المواد الفولاذية.

تم صياغة مصطلح " المارتنسيت " في الأصل لوصف المكون الصلب والمشتت بدقة والذي يظهر في الفولاذ المعرض للتبريد السريع. كشفت التحقيقات اللاحقة أن المواد بخلاف السبائك الحديدية، مثل السبائك غير الحديدية والسيراميك، يمكن أن تخضع أيضًا لتحولات بدون انتشار. وبالتالي، تطور مصطلح "المارتنسيت" ليشمل المنتج الناتج الناشئ عن مثل هذه التحولات بطريقة أكثر شمولاً. في سياق التحولات بدون انتشار، تحدث حركة تعاونية ومتجانسة، مما يؤدي إلى تعديل في البنية البلورية أثناء تغير الطور . تكون هذه الحركات صغيرة، وعادة ما تكون أقل من مسافاتها بين الذرات، وتظل جيران الذرة قريبين.

أدت الحركة المنتظمة لأعداد كبيرة من الذرات إلى دفع البعض إلى الإشارة إليها باعتبارها تحولات عسكرية ، على النقيض من التغيرات الطورية القائمة على الانتشار المدني ، والتي بدأها في البداية فريدريك تشارلز فرانك وجون ويريل كريستيان . ^[1]^[2]

إن التحول الأكثر شيوعًا من هذا النوع هو التحول المارتنسيتي ، والذي ربما يكون الأكثر دراسة ولكنه ليس سوى جزء واحد من التحولات غير الانتشارية. يمثل التحول المارتنسيتي في الفولاذ المثال الأكثر أهمية اقتصاديًا لهذه الفئة من التحولات الطورية. ومع ذلك، فإن عددًا متزايدًا من البدائل، مثل سبائك الذاكرة الشكلية ، أصبحت أكثر أهمية أيضًا.

التصنيف والتعاريف

تُعرف الظاهرة التي تنسق فيها الذرات أو مجموعات الذرات لإزاحة نظيراتها المجاورة مما يؤدي إلى تعديل هيكلي باسم التحول الإزاحي. إن نطاق التحولات الإزاحية واسع، ويشمل مجموعة متنوعة من التغييرات الهيكلية. ونتيجة لذلك، تم ابتكار تصنيفات إضافية لتوفير فهم أكثر دقة لهذه التحولات. ^[3]

يمكن إجراء التمييز الأول بين التحولات التي تهيمن عليها الضغوط المشوهة للشبكة وتلك التي تكون فيها عمليات الخلط ذات أهمية أكبر.

تحول الانفعالات المتجانسة المشوهة للشبكة، والمعروفة أيضًا باسم انفعالات باين، شبكة برافيس واحدة إلى أخرى مختلفة. ويمكن تمثيل ذلك بمصفوفة انفعالات S التي تحول متجهًا واحدًا، y ، إلى متجه جديد، x :

y=Sx

وهذا متجانس، حيث تتحول الخطوط المستقيمة إلى خطوط مستقيمة جديدة. ومن أمثلة هذه التحولات شبكة مكعبية تتزايد في الحجم على المحاور الثلاثة (التمدد) أو تنقسم إلى بنية أحادية الميل .

تشير عمليات الخلط، التي تحمل اسمًا مناسبًا، إلى الإزاحة الدقيقة للذرات داخل الخلية الوحدوية. والجدير بالذكر أن عمليات الخلط الخالصة لا تؤدي عادةً إلى تعديل في شكل الخلية الوحدوية؛ بل إنها تؤثر بشكل أساسي على تناسقها وتكوينها البنيوي العام.

تؤدي التحولات الطورية عادة إلى تكوين واجهة تحدد المواد المحولة والمواد الأم. وتعتمد الطاقة المطلوبة لإنشاء هذه الواجهة الجديدة على خصائصها، وتحديدًا مدى تشابك البنيتين. وينشأ اعتبار طاقة إضافي عندما ينطوي التحويل على تغيير في الشكل. في مثل هذه الحالات، إذا كانت الطور الجديد مقيدًا بالمادة المحيطة، فقد يحدث تشوه مرن أو بلاستيكي ، مما يؤدي إلى إدخال مصطلح طاقة الانفعال . ويؤثر التفاعل بين مصطلحات طاقة الانفعال وطاقة الواجهة بشكل كبير على حركية التحويل ومورفولوجيا الطور الناتج. ومن الجدير بالذكر أنه في التحولات العشوائية التي تتميز بتشوهات ضئيلة، تميل طاقات الواجهة إلى الغلبة، مما يميزها عن التحولات المشوهة للشبكة حيث يكون تأثير طاقة الانفعال أكثر وضوحًا.

يمكن إجراء تصنيف فرعي للإزاحات المشوهة للشبكة من خلال النظر في مكونات التخفيف والقص للتشوه. في التحويلات التي يهيمن عليها مكون القص، من الممكن العثور على خط في الطور الجديد غير مشوه من الطور الأصلي بينما تكون جميع الخطوط مشوهة عندما يكون التمدد هو السائد. يمكن تصنيف التحويلات التي يهيمن عليها القص بشكل أكبر وفقًا لحجم طاقات الانفعال المعنية مقارنة بالاهتزازات الفطرية للذرات في الشبكة وبالتالي ما إذا كانت طاقات الانفعال لها تأثير ملحوظ على حركية التحويل ومورفولوجيا الطور الناتج. إذا كانت طاقة الانفعال عاملاً مهمًا، فإن التحويلات تُدعى مارتنسيتية ، وإلا يُشار إلى التحويل باسم شبه مارتنسيتية .

التحول المارتنسيتي للحديد والكربون

إن التمييز بين الفولاذ الأوستنيتي والصلب المارتنسيتي دقيق بطبيعته. ^[4] يُظهر الأوستنيت خلية وحدة مكعبة ذات وجه مركزي (FCC)، في حين يستلزم التحول إلى مارتنسيت تشويه هذا المكعب إلى شكل رباعي الأضلاع مركزي الجسم (BCT). يحدث هذا التحول بسبب عملية إزاحة، حيث تفتقر ذرات الكربون الخلالية إلى الوقت للانتشار. ^[5] وبالتالي، تخضع الخلية الوحدوية لاستطالة طفيفة في أحد الأبعاد وانكماش في البعدين الآخرين. وعلى الرغم من الاختلافات في تناسق الهياكل البلورية، إلا أن الرابطة الكيميائية بينها تظل متشابهة.

يؤدي تحول الحديد إلى الكربون المارتنسيتي إلى زيادة في الصلابة. تكون المرحلة المارتنسيتية للصلب مشبعة بالكربون وبالتالي تخضع لتقوية المحلول الصلب . ^[6] وعلى غرار الفولاذ المقسى بالعمل ، تمنع العيوب الذرات من الانزلاق فوق بعضها البعض بطريقة منظمة، مما يتسبب في أن تصبح المادة أكثر صلابة.

التحول المارتنستي الكاذب

بالإضافة إلى التحويل الإزاحي والتحويل الانتشاري، تم اكتشاف نوع جديد من تحويل الطور يتضمن انتقالًا فرعيًا إزاحيًا وانتشارًا ذريًا باستخدام نظام حيود الأشعة السينية عالي الضغط. ^[7] تم تسمية آلية التحويل الجديدة بالتحويل المارتنستي الزائف. ^[8]

مراجع

ملحوظات

^ DA Porter و KE Easterling، تحولات الطور في المعادن والسبائك، Chapman & Hall ، 1992، ص 172 ISBN 0-412-45030-5
^ 西山善次 (1967). "マルテンサイトの格子欠陥" ....日本金属学会会報(باللغة اليابانية). 6 (7). 日本金属学会: 497-506. دوى : 10.2320/materia1962.6.497 . ردمك 1884-5835. مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 17-06-2023 – عبر J-STAGE.
^ كوهين، موريس؛ أولسون، جي بي؛ كلاب، بي سي (1979). حول تصنيف التحولات الطورية الإزاحية (ملف PDF) . المؤتمر الدولي حول التحولات المارتنسيتية. ص 1-11.
^ Duhamel, C.; Venkataraman, S.; Scudino, S.; Eckert, J. (مايو 2008)، "التحولات غير الانتشارية"، أساسيات الديناميكا الحرارية والتحولات الطورية في المعادن المعقدة ، سلسلة كتب عن السبائك المعدنية المعقدة، المجلد 1، WORLD SCIENTIFIC، ص 119-145، رمز Bibcode :2008btpt.book..119D، doi :10.1142/9789812790590_0006، ISBN 978-981-279-058-3تم الاسترجاع بتاريخ 2023-08-11
^ Shewmon, Paul G. (1969). Transformations in Metals . New York: McGraw-Hill. p. 333. ISBN 978-0-07-056694-1.
^ Banerjee, S.; Mukhopadhyay, P. (2007). Phase transitions: examples from titanium and zirconium Alloys. Pergamon materials series. أمستردام؛ أكسفورد: Elsevier/Pergamon. ISBN 978-0-08-042145-2. OCLC 156890507.
^ تشن، جيوهوا؛ وايدنر، دونالد جيه؛ وباريس، جون بي؛ وفوغان، مايكل تي؛ راتيرون، بول (2001-04-30). "ملاحظة إعادة ترتيب الكاتيون أثناء انتقال الزبرجد والسبينيل في فاياليت بواسطة حيود أشعة إكس السنكروترونية في الموقع عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 86 (18). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 4072-4075. رمز Bibcode : 2001PhRvL..86.4072C. doi : 10.1103/physrevlett.86.4072. ISSN 0031-9007. PMID 11328098. مؤرشف من الأصل في 2023-06-17.
^ Leutwyler, Kristin (2 مايو 2001). "انتقال طوري جديد قد يفسر الزلازل العميقة". Scientific American . مؤرشف من الأصل في 2014-11-17 . تم الاسترجاع في 2023-06-17 .

فهرس

كريستيان، جيه دبليو، نظرية التحولات في المعادن والسبائك ، مطبعة بيرغامون (1975)
خاتشاتوريان، إيه جي، نظرية التحولات البنيوية في المواد الصلبة ، منشورات دوفر، نيويورك (1983)
جرين، دي جي؛ هانيك، ر؛ سوين، إم في (1989). التقوية التحويلية للسيراميك . بوكا راتون: مطبعة سي آر سي. رقم ISBN 0-8493-6594-5 .

روابط خارجية

مصادر واسعة النطاق من جامعة كامبريدج
الانتقال من الشكل المكعب إلى الشكل الرباعي
الندوة الأوروبية حول التحولات المارتنسيتية (ESOMAT)
مختبر PTC لبلورات المارتنسيت

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] DA Porter و KE Easterling، تحولات الطور في المعادن والسبائك، Chapman & Hall ، 1992، ص 172 ISBN 0-412-45030-5

[2] 西山善次 (1967). "マルテンサイトの格子欠陥" ....日本金属学会会報(باللغة اليابانية). 6 (7). 日本金属学会: 497-506. دوى : 10.2320/materia1962.6.497 . ردمك 1884-5835. مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 17-06-2023 – عبر J-STAGE.

[Cohen-3] كوهين، موريس؛ أولسون، جي بي؛ كلاب، بي سي (1979). حول تصنيف التحولات الطورية الإزاحية (ملف PDF) . المؤتمر الدولي حول التحولات المارتنسيتية. ص 1-11.

[4] Duhamel, C.; Venkataraman, S.; Scudino, S.; Eckert, J. (مايو 2008)، "التحولات غير الانتشارية"، أساسيات الديناميكا الحرارية والتحولات الطورية في المعادن المعقدة ، سلسلة كتب عن السبائك المعدنية المعقدة، المجلد 1، WORLD SCIENTIFIC، ص 119-145، رمز Bibcode :2008btpt.book..119D، doi :10.1142/9789812790590_0006، ISBN 978-981-279-058-3تم الاسترجاع بتاريخ 2023-08-11

[5] Shewmon, Paul G. (1969). Transformations in Metals . New York: McGraw-Hill. p. 333. ISBN 978-0-07-056694-1.

[6] Banerjee, S.; Mukhopadhyay, P. (2007). Phase transitions: examples from titanium and zirconium Alloys. Pergamon materials series. أمستردام؛ أكسفورد: Elsevier/Pergamon. ISBN 978-0-08-042145-2. OCLC 156890507.

[7] تشن، جيوهوا؛ وايدنر، دونالد جيه؛ وباريس، جون بي؛ وفوغان، مايكل تي؛ راتيرون، بول (2001-04-30). "ملاحظة إعادة ترتيب الكاتيون أثناء انتقال الزبرجد والسبينيل في فاياليت بواسطة حيود أشعة إكس السنكروترونية في الموقع عند ضغط ودرجة حرارة مرتفعين" . رسائل المراجعة الفيزيائية . 86 (18). الجمعية الفيزيائية الأمريكية (APS): 4072-4075. رمز Bibcode : 2001PhRvL..86.4072C. doi : 10.1103/physrevlett.86.4072. ISSN 0031-9007. PMID 11328098. مؤرشف من الأصل في 2023-06-17.

[8] Leutwyler, Kristin (2 مايو 2001). "انتقال طوري جديد قد يفسر الزلازل العميقة". Scientific American . مؤرشف من الأصل في 2014-11-17 . تم الاسترجاع في 2023-06-17 .