درک ساز و کار دگردیسی موم سان

آیا تا کنون فکر کرده‌اید که چرا برخی از اشیاء شکل خود را بعد از خم کردن دوباره به دست می‌آورند در حالی که بقیه این گونه نیستند؟ این امر به دلیل نظریه‌ای است که تغییر شکل موم سان نامیده می‌شود که در این مقاله با کمک تعریف و ساز و کارش توصیف می‌شود.

آیا می‌دانید؟

تغییر شکل موم سان تضمین می‌کند که تحت دما یا فشار مناسب حتی سنگ‌های جامد می‌توانند خم و تا شوند تا چین‌های زمین شناسی را شکل دهند.
تغییر شکل موم سان تغییر دائمی در شکل و اندازه‌ی

شیء است که قابل برگشت نیست.

دگردیسی تغییر در شکل و اندازه‌ی یک شیء می‌باشد. این تغییر معمولاً زمانی رخ می‌دهد که فشار یا گرما بر جسم وارد شود. در حالی که این اصطلاح عمدتاً برای فلزات و ترموپلاستیک‌ها (پلیمرهای قابل باز یافت) استفاده می‌شود، واقعیت این است که بسیاری از مواد دیگر می‌توانند دستخوش چنین تغییراتی شوند. این مواد شامل استخوان، بتون و حتی سنگ‌ها می‌باشد. در واقع، پدیده‌ی دگردیسی نقشی مهم در شکل دادن سیاره‌ی ما ایفا کرده است، همان طور که ساختار سنگی آن بیش از میلیاردها سال تحت فشار عظیم سفت و شکل‌ دار شده است.

دگردیسی موم سان: تعریف

در مهندسی و علم مواد دگردیسی موم سان فرایندی است که تغییر پایا در شکل و اندازه‌ی شیء جامد را موجب می‌شود. این امر خلاف دگردیسی کشسان می‌باشد که در آن شیء بعد از حذف نیرویی که باعث دگردیسی می‌شود به شکل و اندازه‌ی اولیه‌ی خود باز می‌گردد.
هنگامی که بر جسمی نیرو وارد می‌شود، نیروی وارده می‌تواند سبب تغییر در شکل و اندازه‌ی جسم شود. اما اگر این نیرو پایین‌تر از حدی به خصوص به نام "نقطه‌ی کشسان" باشد، جسم بعد از حذف نیروی اعمال شده دوباره ابعاد اولیه‌ی خود را به دست می‌آورد. چنین تغییر موقتی دگردیسی کشسان نامیده می‌شود. اما اگر فشار وارد شده بر جسم جامد فراتر از حد کشسان باشد، سبب ایجاد تغییر پایا در ابعاد جسم می‌شود که حتی بعد از حذف فشار نمی‌تواند تغییر یابد، به این پدیده دگردیسی م.م سان می‌گویند.
اگر فشار بعد از این که حتی دگردیسی برگشت ناپذیر رخ می‌دهد هنوز بر جسم جامد وارد شود، آن گاه بخش سطح مقطع آن در نقطه‌ای به خصوص کاهش می‌یابد که گردنه نامیده می‌شود و جسم می‌شکند که به آن شکستگی می‌گویند. دگردیسی موم سان معمولاً خصوصیت مواد انعطاف پذیر می‌باشد مانند طلا، نقره وفولاد و شامل مواد شکننده هم چون شیشه و چدن نمی‌شود.

مکانیسم

1) لغزش

لغزش مهم‌ترین و نوع محتمل دگردیسی موم سان در جامدات بلورین است. در چنین جامداتی، اتم‌ها به طور متراکم انباشته شده‌اند و اشکالی متقارن ایجاد می‌کنند که کریستال نامیده می‌شوند. هر کریستال اتم‌هایی دارد که در لایه‌ها و سطوح مختلف طبقه بندی و مرتب می‌شوند.
همان طور که از نام آن پیداست دگردیسی لغزشی هنگامی رخ می‌دهد که لایه‌های اتمی در کریستال زمانی که دستخوش فشار قرار می‌گیرد روی یک دیگر می‌لغزند. هر اتم در سطح کریستال از تعدادی از فواصل درون اتمی می‌گذرد. این امر قابل مقایسه با جا‌به‌جایی دسته‌ی ورق است هنگامی که از یک سر تحت فشار قرار می‌گیرد. لغزش وقتی رخ می‌دهد که نیروهای برشی (نیروهای نامنظم) اعمال شده فراتر از حد خاصی باشند.
جابه‌جایی صفحات جداگانه‌ی کریستال منجر به شکل گیری پلکان می‌شود که در آن صفحه از کریستال بیرون می‌زند. اما، صفحات متفاوت هنوز همان جهت گیری را با یک دیگر دارند زیرا همه‌ی اتم‌ها مسافت یکسانی را حرکت می‌کنند. علاوه بر این، لغزش بین لایه‌های مختلف روی صفحات لغزشی رخ می‌دهد که نواحی‌ای هستند که در آن جا اکثر اتم‌ها متمرکز شده‌اند. این لغزش به این دلیل اتفاق می‌افتد که اتم‌ها حرکت می‌کنند تا جابه‌جایی‌ها به عبارت دیگر کاستی‌های میکروسکوپی در کریستال مانند جای‌های خالی در لایه‌ی کریستالی به دلیل از دست دادن اتم‌ها را پر کنند.

2) جفت سازی

جفت سازی ساز و کار دگردیسی است که در آن جهت بلور تغییر می‌یابد. بخش دگردیس شده‌ی کریستال دو بخشی وارونه (یا انعکاس معکوس بخش دگردیس نشده) را می‌سازد. بنابراین همان طور که از نام آن پیداست صفحه‌ای که بخش‌های دگردیس شده و نشده را جدا می‌کند صفحه‌ی جفتی نامیده می‌شود.
لغزش سبب کشیدگی بلور در جهت نیروی کششی (کشسانی) می‌شود که نیروی مذکور معمولاً بیش‌تر از نیروی لازم برای دگردیسی لغزشی می‌باشد. به همین دلیل، جفت کردن وقتی اتفاق می‌افتد که دگردیسی لغزشی به تاخیر بیفتد. این نوع از دگردیسی موم سان باعث می‌شود تا تمام صفحات بین دو صفحه‌ی جفت موازی بلور در همان جهت بلغزند که این امر موجب می‌شود جهت آن‌ها متفاوت با بقیه‌ی بلور باشد.
جهت کریستال پایین و بالای صفحه‌ی جفتی متفاوت است در حالی که جهت در بالا و پایین صفحات لغزشی (در فرایند اول) همیشه مشابه هستند.
دلیلی که صیقل دادن فلز تغییر شکل داده شده، جفت را حذف نمی‌کند همین امر می‌باشد، در حالی که آن می‌تواند پلکان شکل یافته در لغزشی که در آن هیچ تغییری در جهت وجود ندارد حذف کند. این تفاوت هم چنین تضمین می‌کند که تغییر شکل آتی در نوع لغزشی بسیار آسان رخ می‌دهد.
در جفت سازی، اتم‌ها از طولی متناسب با فاصله‌‌شان از صفحه‌ی جفت حرکت می‌کنند. این فاصله معمولاً کسر کوچکی از فاصله‌ی بین اتمی است، به این معنی که مقدار کلی تغییر شکل رخ داده معمولا در مقایسه با لغزش کوچک است.
پدیده‌ی تغییر شکل موم سان دامنه‌ی گسترده‌ای در کاربردهای صنعتی یافت. این پدیده در فرایندهای شکل گیری فلزات مانند چکش کاری و آهن‌گری استفاده می‌شود که در این فرایندها از گرما و فشار برای تغییر شکل فلزات و تبدیل آن‌ها به اشکال و ابزاهای دلخواه استفاده می‌شود.