इन्वार

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इन्वार के नमूने
निकल/लौह मिश्र धातुओं के थर्मल विस्तार के गुणांक को मिश्र धातु में निकल प्रतिशत (बड़े पैमाने पर) के मुकाबले यहां प्लॉट किया गया है। तेज न्यूनतम 36% Ni के इन्वार अनुपात में होता है।

Invar, जिसे सामान्य रूप से FeNi36 (यूएस में 64FeNi) के रूप में भी जाना जाता है, एक निकल -लौह मिश्र धातु है जो थर्मल विस्तार (CTE या α) के विशिष्ट रूप से कम गुणांक के लिए उल्लेखनीय है। 'इनवार' नाम 'अपरिवर्तनीय' शब्द से आया है, जो तापमान परिवर्तन के साथ विस्तार या संकुचन की सापेक्ष कमी का जिक्र करता है।[1] मिश्र धातु की खोज 1895 में स्विस भौतिक विज्ञानी चार्ल्स एडौर्ड गुइल्यूम द्वारा की गई थी जिसके लिए उन्हें 1920 में भौतिकी में नोबेल पुरस्कार मिला था। इसने वैज्ञानिक उपकरणों में सुधार को सक्षम बनाया।[2]


गुण

अन्य निकल/लौह रचनाओं की तरह, इन्वार एक ठोस समाधान है; यानी यह सिंगल चरण (मामला) एलॉय है। एक व्यावसायिक संस्करण में इसमें लगभग 36% निकल और 64% लोहा होता है।[3] 1961 में वेस्टिंगहाउस के वैज्ञानिकों द्वारा इनवार रेंज को 30-45 परमाणु प्रतिशत निकल के रूप में वर्णित किया गया था।[4] इनवार के सामान्य ग्रेड में लगभग 1.2 × 10 के थर्मल विस्तार (α के रूप में चिह्नित, और 20 डिग्री सेल्सियस और 100 डिग्री सेल्सियस के बीच मापा जाता है) का गुणांक होता है।−6 केल्विन −1 (1.2 भाग प्रति दस लाख सेल्सियस), जबकि साधारण स्टील्स का मान लगभग 11–15 पीपीएम/डिग्री सेल्सियस होता है। अतिरिक्त शुद्ध ग्रेड (<0.1% कोबाल्ट ) आसानी से 0.62–0.65 पीपीएम/डिग्री सेल्सियस के रूप में कम मूल्यों का उत्पादन कर सकते हैं। कुछ फॉर्मूलेशन नकारात्मक थर्मल विस्तार (एनटीई) विशेषताओं को प्रदर्शित करते हैं। हालांकि यह तापमान की एक सीमा पर उच्च आयामी स्थिरता प्रदर्शित करता है, लेकिन इसमें रेंगने (विरूपण) की प्रवृत्ति होती है।[citation needed]


अनुप्रयोग

इनवार का उपयोग किया जाता है जहां उच्च आयामी स्थिरता की आवश्यकता होती है, जैसे कि सटीक उपकरण, घड़ियां, भूकंपीय रेंगना गेज, टेलीविजन छाया मुखौटा | छाया-मास्क फ्रेम,[5] इंजन और बड़े एयरोस्ट्रक्चर मोल्ड्स में वाल्व।

इसके पहले अनुप्रयोगों में से एक सटीक नियामक घड़ियों के लिए घड़ी संतुलन पहियों और लंगर छड़ में था। जिस समय इसका आविष्कार किया गया था उस समय पेंडुलम घड़ी दुनिया की सबसे सटीक टाइमकीपर थी, और टाइमकीपिंग सटीकता की सीमा घड़ी के पेंडुलम क्लॉक लंबाई में थर्मल भिन्नता के कारण थी। 1898 में क्लेमेंस रिफ़लर द्वारा विकसित रिफ़लर नियामक घड़ी , इनवार पेंडुलम का उपयोग करने वाली पहली घड़ी, प्रति दिन 10 मिलीसेकंड की सटीकता थी, और 1930 के दशक तक नौसेना वेधशाला और राष्ट्रीय समय सेवाओं के लिए प्राथमिक समय मानक के रूप में कार्य करती थी।

सर्वेक्षण में, जब प्रथम-क्रम (उच्च-सटीक) ऊंचाई समतलन किया जाना होता है, तो उपयोग किए जाने वाले स्तर के कर्मचारी (लेवलिंग रॉड) लकड़ी, फाइबरग्लास या अन्य धातुओं के बजाय इनवार से बने होते हैं।[citation needed] कुछ पिस्टन में उनके सिलेंडर के अंदर थर्मल विस्तार को सीमित करने के लिए इनवर स्ट्रट्स का उपयोग किया गया था।[6] एयरोस्पेस कार्बन फाइबर प्रबलित पॉलीमर लेअप मोल्ड्स के लिए बड़ी मिश्रित सामग्री संरचनाओं के निर्माण में, इनवार का उपयोग भागों के निर्माण को बेहद सख्त सहनशीलता की सुविधा के लिए किया जाता है।[7] खगोलीय क्षेत्र में, इन्वार का उपयोग संरचनात्मक घटकों के रूप में किया जाता है जो खगोलीय दूरबीनों के आयाम-संवेदनशील प्रकाशिकी का समर्थन करते हैं।[8] इन्वार की सुपीरियर आयामी स्थिरता खगोलीय दूरबीनों को अवलोकन सटीकता और सटीकता में काफी सुधार करने की अनुमति देती है।

बदलाव

मूल इनवार सामग्री की विविधताएं हैं जिनमें थर्मल विस्तार का थोड़ा अलग गुणांक है जैसे कि:

  • इनोव्को, जो Fe–33Ni–4.5Co है और इसका α 0.55 ppm/°C (20–100 °C से) है।
  • FeNi42 (उदाहरण के लिए NILO मिश्र धातु 42), जिसमें 42% निकल सामग्री है और α ≈ 5.3 ppm/°Cव्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक घटकों, एकीकृत सर्किट, आदि के लिए लीड फ्रेम सामग्री के रूप में उपयोग किया जाता है।
  • FeNiCo अलॉयज- जिसका नाम पत्रिका या दिलवर पी है- जिनका विस्तार व्यवहार बोरोसिल ग्लास के समान है, और इसके कारण तापमान और अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में ऑप्टिकल भागों के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे कि उपग्रह ।

विषम गुणों की व्याख्या

इनवार के असामान्य रूप से कम सीटीई की विस्तृत व्याख्या भौतिकविदों के लिए मायावी साबित हुई है।

सभी लौह-समृद्ध चेहरा-केंद्रित क्यूबिक Fe-Ni मिश्र अपने मापा थर्मल और चुंबकीय गुणों में Invar विसंगतियों को दिखाते हैं जो अलग-अलग मिश्र धातु संरचना के साथ तीव्रता में लगातार विकसित होते हैं। वैज्ञानिकों ने एक बार प्रस्तावित किया था कि इन्वार का व्यवहार चेहरे पर केंद्रित क्यूबिक फे-नी श्रृंखला में होने वाले उच्च-चुंबकीय-क्षण से निम्न-चुंबकीय-क्षण संक्रमण का प्रत्यक्ष परिणाम था (और यह खनिज एंटीटेनाईट को जन्म देता है); हालाँकि, यह सिद्धांत गलत साबित हुआ था।[9] इसके बजाय, ऐसा प्रतीत होता है कि निम्न-क्षण/उच्च-क्षण संक्रमण एक उच्च-चुंबकीय-क्षण ज्यामितीय रूप से कुंठित चुंबक से पहले होता है जिसमें Fe-Fe चुंबकीय विनिमय बांड में सही संकेत और परिमाण का एक बड़ा मैग्नेटो-वॉल्यूम प्रभाव होता है। मनाया थर्मल विस्तार विसंगति।[10] वांग एट अल। में पूरी तरह से फेरोमैग्नेटिक (एफएम) कॉन्फ़िगरेशन और स्पिन-फ़्लिपिंग कॉन्फ़िगरेशन (एसएफसी) के बीच सांख्यिकीय मिश्रण माना जाता है Fe
3Pt एफएम और एसएफसी की मुक्त ऊर्जा के साथ पहले सिद्धांतों की गणना से भविष्यवाणी की गई और विभिन्न दबावों के तहत नकारात्मक थर्मल विस्तार की तापमान सीमाओं की भविष्यवाणी करने में सक्षम थे।[11] यह दिखाया गया था कि सभी व्यक्तिगत एफएम और एसएफसी में सकारात्मक थर्मल विस्तार होता है, और नकारात्मक थर्मल विस्तार एफएम की तुलना में छोटे वॉल्यूम वाले एसएफसी की बढ़ती आबादी से उत्पन्न होता है।[12]


यह भी देखें


इस पृष्ठ में अनुपलब्ध आंतरिक कड़ियों की सूची

  • लोहा
  • ताप विस्तार प्रसार गुणांक
  • ठोस उपाय
  • रेंगना (विरूपण)
  • रायफलर नियामक घड़ी
  • बैलेंस व्हील
  • भूमि की नाप
  • लेप मोल्ड
  • कार्बन फाइबर प्रबलित बहुलक
  • समग्र सामग्री
  • ज्यामितीय रूप से निराश चुंबक

संदर्भ

  1. ↑ Davis, Joseph R. (2001). Alloying: Understanding the Basics. ASM International. pp. 587–589. ISBN 0-87170-744-6.
  2. ↑ "The Nobel Prize in Physics 1920". nobelprize.org. The Nobel Foundation. Retrieved 20 March 2011. The Nobel Prize in Physics 1920 was awarded to Charles Edouard Guillaume "in recognition of the service he has rendered to precision measurements in Physics by his discovery of anomalies in nickel steel alloys".
  3. ↑ "Material Data Sheet Alloy 36" (PDF). Retrieved 24 November 2017.
  4. ↑ Ananthanarayanan, N. I.; Peavler, R. J. (1961). "A New Reversible Solid-State Transformation in Iron–Nickel Alloys in the Invar Range of Compositions". Nature. 192 (4806): 962–963. Bibcode:1961Natur.192..962A. doi:10.1038/192962a0. S2CID 4277440.
  5. ↑ "Nickel & Its Uses". Nickel Magazine. Nickel Institute. 3 May 2005. Archived from the original on 19 December 2010. Retrieved 20 March 2011.
  6. ↑ Internal combustion engines illustrated. Long Acre, London: Odhams Press Limited. 1947. p. 85.
  7. ↑ Tooling to mould and die for! Archived 10 April 2018 at the Wayback Machine, Mike Richardson, Aerospace Manufacturing, 6 April 2018, accessed 10 April 2018.
  8. ↑ Hiromichi T. Fujii, Naoki Sakaguchi, Kotaro Ona, Yutaka Hayano, Fumihiro Uraguchi (2020). "Precise control of negative thermal expansion in stainless invar type alloy for astronomical telescopes". Advances in Optical and Mechanical Technologies for Telescopes and Instrumentation IV. 11451: 1145118. Retrieved 8 May 2021.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  9. ↑ K. Lagarec; D.G. Rancourt; S.K. Bose; B. Sanyal; R.A. Dunlap (2001). "Observation of a composition-controlled high-moment/low-moment transition in the face centered cubic Fe–Ni system: Invar effect is an expansion, not a contraction" (PDF). Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 236 (1–2): 107–130. Bibcode:2001JMMM..236..107L. doi:10.1016/S0304-8853(01)00449-8. Archived from the original (PDF) on 25 April 2012.
  10. ↑ D.G. Rancourt; M.-Z. Dang (1996). "Relation between anomalous magneto-volume behaviour and magnetic frustration in Invar alloys". Physical Review B. 54 (17): 12225–12231. Bibcode:1996PhRvB..5412225R. doi:10.1103/PhysRevB.54.12225. PMID 9985084.
  11. ↑ Wang, Y., Shang, S. L., Zhang, H., Chen, L.-Q., & Liu, Z.-K. (2010). Thermodynamic fluctuations in magnetic states: Fe 3 Pt as a prototype. Philosophical Magazine Letters, 90(12), 851–859. https://doi.org/10.1080/09500839.2010.508446
  12. ↑ Liu, Zi-Kui; Wang, Yi; Shang, Shunli (2014). "Thermal Expansion Anomaly Regulated by Entropy". Scientific Reports. 4: 7043. Bibcode:2014NatSR...4E7043L. doi:10.1038/srep07043. PMC 4229665. PMID 25391631.
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