انواع فرآیندهای فیزیکی رسوب گذاری

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوبگذاری

فرآیندهای فیزیکی یکی از چهار فرآیند می‌باشد که شامل حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌ها است. دانه‌ها پس از تخریب توسط آب و باد یا یخ حمل شده و در انتها در حوضه رسوبی ته نشین می‌شوند. برای بررسی بیشتر خواص فیزیکی باید شرایط دینامیکی حرکت ذرات جامد در هوا یا آب را مورد بررسی قرار داد. زیرا بدین طریق می‌توان نتیجه حاصل را با فرآیندهای رسوبی که باعث تشکیل آنها گردیده‌اند، مرتبط کرد.

فرآیندهای هیدرودینامیکی رودخانه‌ها

دانه‌ها پس از تخریب در منشا توط عواملی از قبیل آب و هوا و یخ به ریف حوضه رسوبی حرکت می‌کنند. دانه‌های جامد ممکن است به صورت معلق ، جهشی ، غلتیدن و سرخوردن بر روی دانه‌های دیگر حرکت کنند. نحوه حرکت به اندازه سرعت و شدت جریان بستگی دارد. بسته به سرعت آب در رودخانه‌ها دو نوع جریان خطی و آشفته قابل مشاهده است. در جریانهای خطی ذرات جامد از مایع به صورت خطی در یک لایه از مایع حرکت می‌کنند به نحوی که لایه پایین و بالایی باهم موازی است.

در جریانهای آشفته که در اثر افزایش سرعت آب بوجود می‌آید. ذرات جامد در مایع به صورت مارپیچی حرکت می‌کنند. در این نوع جریانها ذرات به طرف جلو ، بالا و پایین حرکت می‌کنند ولی در جریانهای خطی ذرات فقط به طرف جلو حرکت می‌کنند. تغییر جریان از خطی به آشفته به طول لوله یا کانال ، سرعت انتخاب شده ، شکل هندسی کانل و خوصیات دیگر حداکثر است ولی در جریانهای آشفته آب دائما در حرکت است از کناره رودخانه به مرکز می‌رود و دائما تغییر مکان می‌دهد. بطور کلی در حرکت دانه ریز نیروی ویسکوزیته اهمیت دارد ولی در حرکت ذرات درانه درشت نیروی جاذبه به اهمیت بیشتری دارد.

مکانیزم حرکت اولیه دانه (تخریب(

بطور کلی دانه‌ها در کف بسته به حالت سکون قرار دارند. هنگامی که جریان مواد سیال از روی دانه‌ها عبور می‌کند، دانه‌ها تحت تاثیر چها نیروی مختلف قرار می‌گیرند که این نیروها عبارتند از نیرو وزنی دانه بستگی دارد و از حرکت آن جلوگیری می‌کند، نیروی اصطکاک بین دانه و دانه‌های اطراف که این نیرو نیز از حرکت دانه‌ها جلوگیری می‌کند. نیروی کشش مایع که تمایل دارد دانه را دانه را بر روی دانه‌های دیگر حرکت داده و به صورت غلتیدن جابجا کند. میزان این نیرو به سرعت جریان بستگی دارد و بالاخره نیروی هیدرولیکی بررسی نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند کند و در جهت جریان قرار دهد.

بررسیها نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند می‌شود و سپس در هنگام پایین و برخورد به دانه‌های دیگر به حرکت خود ادامه می‌دهد که این عمل را جهش می‌گویند. فرآیند جهش در هوا بهتر از آب صورت می‌گیرد، زیرا نیروی بلند کردن دانه فقط هنگامی که دانه در روی سطح زمین قرار دارد موثر است و مسئول حرکت اولیه آن می‌باشد ولی زمانی که دانه از جای خود بلند شد نیروی کششی هوا یا آب مسول حرکت آن است.

برای حرکت دانه‌ها سرعت جریان باید به حد بحرانی برسد تا اینکه بتواند دانه‌ها را از جای خود حرکت دهد و با خود حمل سرعت بحرانی برای تخریب و حرکت دانه‌ها با افزایش قطر آنها زیاد می‌گردد. با استثنای ذرات رس که برای تخریب آنها سرعت زیادتری لازم است. زیرا ذرات دانه ریز دارای خاصیت چسبندگی بوده و به یکدیگر متصل می‌شوند همچنین ذرات دانه ریز رسی در سطح دارای ناهمواریهای زیادی بوده و زاویه‌دارتر می‌باشند لذا در مقابل جریان آب مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند.

انواع مختلف حرکت دانه‌ها

هنگامی که میزان انرژی موجود در کف بسته از حد بحرانی گذشت، دانه‌ها در سطح لایه شروع به حرکت می‌کنند. نوع حرکت ذرات به اندازه آنها و سرعت جریان بستگی دارد. دانه‌ها در آب و هوا به چهار صورت غلتیدن، سر خوردن ، جهشی و معلق حرکت می‌کنند.

در شرایط ثابت با سرعت مشخص دانه‌های درشت (گراول) به صورت غلتیدن و سرخوردن در سطح لایه حرکت می‌کنند. همچنین در این شرایط دانه‌های سبک (ماسه‌ها) از زمین بلند شده و در اثر برخورد به دانه‌های دیگر به صورت جهشی و دانه‌های بسیار ریز (سیلت و رس) به صورت معلق حرکت می‌کنند.

در این شرایط به گراول هل و ماسه‌ها که در بستر حرکت می‌کنند بار بستر (Bed load) و ذرات دانه ریز سیلت و رس را بار معلق (Sus pension load) می‌گویند. به علت اختلاف چگالی آب و هوا عمل جهش در هوا بهتر صورت می‌گیرد. دانه‌ها در هنگام برخورد به رسوبات سطح لایه (عمل جهش در هوا) مقداری از انرژی جنبشی خود را به دانه‌های در حال استراحت در سطح لایه منتقل می‌کنند و باعث حرکت آنها به صورت خزیدن در سطح لایه می‌شوند. این نوع حرکت را به نام خزش سطحی (Surface Greep) می‌نامند.

جورشدگی هیدرولیکی

روشهای مختلف حرکت دانه‌ها باعث می‌شود که دانه‌ها در اندازه‌های متفاوت به روشهای مختلف حرکت کنند. این اختلاف در نوع حرکت باعث می‌شود که یک جدایی در اندازه و شکل دانه‌ها بوجود آید که به نام جورشدگی هیدرولیکی (Hydroulic Sorting) نامیده می‌شود. این جورشدگی در رسوبات بادی که اختلاف چگالی بین دانه‌های ماسه و هوا زیاد است بخوبی دیده می‌شود. در نتیجه این اختلاف باد قادر به حمل دانه‌های درشت ماسه نمی‌باشد.

بطور کلی تمام ذراتی که با یکدیگر توسط فرآیندهای آبی یا بادی رسوب می‌کنند ذرات با تساوی رسوبگذاری نامیده می‌شوند. تساوی قطری در ذراتی را که به صورت معلق حرکت می‌کنند بهتر از دانه‌هایی است که به صورت بار بستر حرکت خوهند کرد. زیرا ذراتی وجود دارند که از نظر شکل و اندازه یکسان نیستند ولی به علت اختلاف چگالی با یکدیگر رسوب کرده‌اند.

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌های رسوبی توسط جریانهای کششی ، جریانهای دانسیته‌ای یا چگالی ، معلق و یا یخچالها انجام می‌شود و موجب تشکیل رسوبات مختلفی می‌گردد که هر یک دارای اختصاصات بافتی مخصوص به خود می‌باشند.

جریانهای دانسیته‌ای که در اثر احتلاف چگالی بین مواد سیال ایجاد می‌شود، پس از رسوبگذاری مواد رسوبی مخلوطی از ذرات ماسه ، سیلت و رس بر جای گذاشته می‌شود که معمولا فاقد طبقه بندی مورب هستند این نوع رسوبات طبقه بندی تدریجی از خود نشان می‌دهند. در حالت تعلیق ، ذرات دانه ریز به صورت معلق حمل شده و پس از کاهش شدت جریان در محیط آرامی رسوب می‌کنند.

اگر دانه‌های رسوبی توسط یخچالها یا جریانهای گلی حمل می‌شوند، پس از رسوبگذاری تشکیل رسوبات ناجورشدگی خیلی بد را می‌دهند. این نوع رسوبات می‌توانند در آب یا خشکی تشکیل شوند. همانطور که توضیح داده شد فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری در محیطهای مختلفی همچون محیطهای خشکی ، محیطهای آبی ، حمل ونقل توسط نیروی جاذبه و همچنین حمل و نقل توسط یخچالها انجام می‌شود.

فرآیندهای رسوبگذاری در محیط آبی

در محیطهای آبی حمل و نقل و رسوبگذاری توسط جریانهای مختلفی همچون کششی ، هر یک از این سه حالت رسوبات با بافت مخصوص به خود را تشکیل می‌دهند که موجب تمایز آنها از یکدیگر می‌شود. در جریانهای کششی در اثر تغییرات سرعت جریان ساختمانهای رسوبی مختلفی بر اساس

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوب گذاری

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوبگذاری

فرآیندهای فیزیکی یکی از چهار فرآیند می‌باشد که شامل حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌ها است. دانه‌ها پس از تخریب توسط آب و باد یا یخ حمل شده و در انتها در حوضه رسوبی ته نشین می‌شوند. برای بررسی بیشتر خواص فیزیکی باید شرایط دینامیکی حرکت ذرات جامد در هوا یا آب را مورد بررسی قرار داد. زیرا بدین طریق می‌توان نتیجه حاصل را با فرآیندهای رسوبی که باعث تشکیل آنها گردیده‌اند، مرتبط کرد.

فرآیندهای هیدرودینامیکی رودخانه‌ها

دانه‌ها پس از تخریب در منشا توط عواملی از قبیل آب و هوا و یخ به ریف حوضه رسوبی حرکت می‌کنند. دانه‌های جامد ممکن است به صورت معلق ، جهشی ، غلتیدن و سرخوردن بر روی دانه‌های دیگر حرکت کنند. نحوه حرکت به اندازه سرعت و شدت جریان بستگی دارد. بسته به سرعت آب در رودخانه‌ها دو نوع جریان خطی و آشفته قابل مشاهده است. در جریانهای خطی ذرات جامد از مایع به صورت خطی در یک لایه از مایع حرکت می‌کنند به نحوی که لایه پایین و بالایی باهم موازی است.

در جریانهای آشفته که در اثر افزایش سرعت آب بوجود می‌آید. ذرات جامد در مایع به صورت مارپیچی حرکت می‌کنند. در این نوع جریانها ذرات به طرف جلو ، بالا و پایین حرکت می‌کنند ولی در جریانهای خطی ذرات فقط به طرف جلو حرکت می‌کنند. تغییر جریان از خطی به آشفته به طول لوله یا کانال ، سرعت انتخاب شده ، شکل هندسی کانل و خوصیات دیگر حداکثر است ولی در جریانهای آشفته آب دائما در حرکت است از کناره رودخانه به مرکز می‌رود و دائما تغییر مکان می‌دهد. بطور کلی در حرکت دانه ریز نیروی ویسکوزیته اهمیت دارد ولی در حرکت ذرات درانه درشت نیروی جاذبه به اهمیت بیشتری دارد.

مکانیزم حرکت اولیه دانه (تخریب(

بطور کلی دانه‌ها در کف بسته به حالت سکون قرار دارند. هنگامی که جریان مواد سیال از روی دانه‌ها عبور می‌کند، دانه‌ها تحت تاثیر چها نیروی مختلف قرار می‌گیرند که این نیروها عبارتند از نیرو وزنی دانه بستگی دارد و از حرکت آن جلوگیری می‌کند، نیروی اصطکاک بین دانه و دانه‌های اطراف که این نیرو نیز از حرکت دانه‌ها جلوگیری می‌کند. نیروی کشش مایع که تمایل دارد دانه را دانه را بر روی دانه‌های دیگر حرکت داده و به صورت غلتیدن جابجا کند. میزان این نیرو به سرعت جریان بستگی دارد و بالاخره نیروی هیدرولیکی بررسی نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند کند و در جهت جریان قرار دهد.

بررسیها نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند می‌شود و سپس در هنگام پایین و برخورد به دانه‌های دیگر به حرکت خود ادامه می‌دهد که این عمل را جهش می‌گویند. فرآیند جهش در هوا بهتر از آب صورت می‌گیرد، زیرا نیروی بلند کردن دانه فقط هنگامی که دانه در روی سطح زمین قرار دارد موثر است و مسئول حرکت اولیه آن می‌باشد ولی زمانی که دانه از جای خود بلند شد نیروی کششی هوا یا آب مسول حرکت آن است.

برای حرکت دانه‌ها سرعت جریان باید به حد بحرانی برسد تا اینکه بتواند دانه‌ها را از جای خود حرکت دهد و با خود حمل سرعت بحرانی برای تخریب و حرکت دانه‌ها با افزایش قطر آنها زیاد می‌گردد. با استثنای ذرات رس که برای تخریب آنها سرعت زیادتری لازم است. زیرا ذرات دانه ریز دارای خاصیت چسبندگی بوده و به یکدیگر متصل می‌شوند همچنین ذرات دانه ریز رسی در سطح دارای ناهمواریهای زیادی بوده و زاویه‌دارتر می‌باشند لذا در مقابل جریان آب مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند.

انواع مختلف حرکت دانه‌ها

هنگامی که میزان انرژی موجود در کف بسته از حد بحرانی گذشت، دانه‌ها در سطح لایه شروع به حرکت می‌کنند. نوع حرکت ذرات به اندازه آنها و سرعت جریان بستگی دارد. دانه‌ها در آب و هوا به چهار صورت غلتیدن، سر خوردن ، جهشی و معلق حرکت می‌کنند.

در شرایط ثابت با سرعت مشخص دانه‌های درشت (گراول) به صورت غلتیدن و سرخوردن در سطح لایه حرکت می‌کنند. همچنین در این شرایط دانه‌های سبک (ماسه‌ها) از زمین بلند شده و در اثر برخورد به دانه‌های دیگر به صورت جهشی و دانه‌های بسیار ریز (سیلت و رس) به صورت معلق حرکت می‌کنند.

در این شرایط به گراول هل و ماسه‌ها که در بستر حرکت می‌کنند بار بستر (Bed load) و ذرات دانه ریز سیلت و رس را بار معلق (Sus pension load) می‌گویند. به علت اختلاف چگالی آب و هوا عمل جهش در هوا بهتر صورت می‌گیرد. دانه‌ها در هنگام برخورد به رسوبات سطح لایه (عمل جهش در هوا) مقداری از انرژی جنبشی خود را به دانه‌های در حال استراحت در سطح لایه منتقل می‌کنند و باعث حرکت آنها به صورت خزیدن در سطح لایه می‌شوند. این نوع حرکت را به نام خزش سطحی (Surface Greep) می‌نامند.

جورشدگی هیدرولیکی

روشهای مختلف حرکت دانه‌ها باعث می‌شود که دانه‌ها در اندازه‌های متفاوت به روشهای مختلف حرکت کنند. این اختلاف در نوع حرکت باعث می‌شود که یک جدایی در اندازه و شکل دانه‌ها بوجود آید که به نام جورشدگی هیدرولیکی (Hydroulic Sorting) نامیده می‌شود. این جورشدگی در رسوبات بادی که اختلاف چگالی بین دانه‌های ماسه و هوا زیاد است بخوبی دیده می‌شود. در نتیجه این اختلاف باد قادر به حمل دانه‌های درشت ماسه نمی‌باشد.

بطور کلی تمام ذراتی که با یکدیگر توسط فرآیندهای آبی یا بادی رسوب می‌کنند ذرات با تساوی رسوبگذاری نامیده می‌شوند. تساوی قطری در ذراتی را که به صورت معلق حرکت می‌کنند بهتر از دانه‌هایی است که به صورت بار بستر حرکت خوهند کرد. زیرا ذراتی وجود دارند که از نظر شکل و اندازه یکسان نیستند ولی به علت اختلاف چگالی با یکدیگر رسوب کرده‌اند.

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌های رسوبی توسط جریانهای کششی ، جریانهای دانسیته‌ای یا چگالی ، معلق و یا یخچالها انجام می‌شود و موجب تشکیل رسوبات مختلفی می‌گردد که هر یک دارای اختصاصات بافتی مخصوص به خود می‌باشند.

جریانهای دانسیته‌ای که در اثر احتلاف چگالی بین مواد سیال ایجاد می‌شود، پس از رسوبگذاری مواد رسوبی مخلوطی از ذرات ماسه ، سیلت و رس بر جای گذاشته می‌شود که معمولا فاقد طبقه بندی مورب هستند این نوع رسوبات طبقه بندی تدریجی از خود نشان می‌دهند. در حالت تعلیق ، ذرات دانه ریز به صورت معلق حمل شده و پس از کاهش شدت جریان در محیط آرامی رسوب می‌کنند.

اگر دانه‌های رسوبی توسط یخچالها یا جریانهای گلی حمل می‌شوند، پس از رسوبگذاری تشکیل رسوبات ناجورشدگی خیلی بد را می‌دهند. این نوع رسوبات می‌توانند در آب یا خشکی تشکیل شوند. همانطور که توضیح داده شد فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری در محیطهای مختلفی همچون محیطهای خشکی ، محیطهای آبی ، حمل ونقل توسط نیروی جاذبه و همچنین حمل و نقل توسط یخچالها انجام می‌شود.

فرآیندهای رسوبگذاری در محیط آبی

در محیطهای آبی حمل و نقل و رسوبگذاری توسط جریانهای مختلفی همچون کششی ، هر یک از این سه حالت رسوبات با بافت مخصوص به خود را تشکیل می‌دهند که موجب تمایز آنها از یکدیگر می‌شود. در جریانهای کششی در اثر تغییرات سرعت جریان ساختمانهای رسوبی مختلفی بر اساس

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوب گذاری

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوبگذاری

فرآیندهای فیزیکی یکی از چهار فرآیند می‌باشد که شامل حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌ها است. دانه‌ها پس از تخریب توسط آب و باد یا یخ حمل شده و در انتها در حوضه رسوبی ته نشین می‌شوند. برای بررسی بیشتر خواص فیزیکی باید شرایط دینامیکی حرکت ذرات جامد در هوا یا آب را مورد بررسی قرار داد. زیرا بدین طریق می‌توان نتیجه حاصل را با فرآیندهای رسوبی که باعث تشکیل آنها گردیده‌اند، مرتبط کرد.

فرآیندهای هیدرودینامیکی رودخانه‌ها

دانه‌ها پس از تخریب در منشا توط عواملی از قبیل آب و هوا و یخ به ریف حوضه رسوبی حرکت می‌کنند. دانه‌های جامد ممکن است به صورت معلق ، جهشی ، غلتیدن و سرخوردن بر روی دانه‌های دیگر حرکت کنند. نحوه حرکت به اندازه سرعت و شدت جریان بستگی دارد. بسته به سرعت آب در رودخانه‌ها دو نوع جریان خطی و آشفته قابل مشاهده است. در جریانهای خطی ذرات جامد از مایع به صورت خطی در یک لایه از مایع حرکت می‌کنند به نحوی که لایه پایین و بالایی باهم موازی است.

در جریانهای آشفته که در اثر افزایش سرعت آب بوجود می‌آید. ذرات جامد در مایع به صورت مارپیچی حرکت می‌کنند. در این نوع جریانها ذرات به طرف جلو ، بالا و پایین حرکت می‌کنند ولی در جریانهای خطی ذرات فقط به طرف جلو حرکت می‌کنند. تغییر جریان از خطی به آشفته به طول لوله یا کانال ، سرعت انتخاب شده ، شکل هندسی کانل و خوصیات دیگر حداکثر است ولی در جریانهای آشفته آب دائما در حرکت است از کناره رودخانه به مرکز می‌رود و دائما تغییر مکان می‌دهد. بطور کلی در حرکت دانه ریز نیروی ویسکوزیته اهمیت دارد ولی در حرکت ذرات درانه درشت نیروی جاذبه به اهمیت بیشتری دارد.

مکانیزم حرکت اولیه دانه (تخریب(

بطور کلی دانه‌ها در کف بسته به حالت سکون قرار دارند. هنگامی که جریان مواد سیال از روی دانه‌ها عبور می‌کند، دانه‌ها تحت تاثیر چها نیروی مختلف قرار می‌گیرند که این نیروها عبارتند از نیرو وزنی دانه بستگی دارد و از حرکت آن جلوگیری می‌کند، نیروی اصطکاک بین دانه و دانه‌های اطراف که این نیرو نیز از حرکت دانه‌ها جلوگیری می‌کند. نیروی کشش مایع که تمایل دارد دانه را دانه را بر روی دانه‌های دیگر حرکت داده و به صورت غلتیدن جابجا کند. میزان این نیرو به سرعت جریان بستگی دارد و بالاخره نیروی هیدرولیکی بررسی نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند کند و در جهت جریان قرار دهد.

بررسیها نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند می‌شود و سپس در هنگام پایین و برخورد به دانه‌های دیگر به حرکت خود ادامه می‌دهد که این عمل را جهش می‌گویند. فرآیند جهش در هوا بهتر از آب صورت می‌گیرد، زیرا نیروی بلند کردن دانه فقط هنگامی که دانه در روی سطح زمین قرار دارد موثر است و مسئول حرکت اولیه آن می‌باشد ولی زمانی که دانه از جای خود بلند شد نیروی کششی هوا یا آب مسول حرکت آن است.

برای حرکت دانه‌ها سرعت جریان باید به حد بحرانی برسد تا اینکه بتواند دانه‌ها را از جای خود حرکت دهد و با خود حمل سرعت بحرانی برای تخریب و حرکت دانه‌ها با افزایش قطر آنها زیاد می‌گردد. با استثنای ذرات رس که برای تخریب آنها سرعت زیادتری لازم است. زیرا ذرات دانه ریز دارای خاصیت چسبندگی بوده و به یکدیگر متصل می‌شوند همچنین ذرات دانه ریز رسی در سطح دارای ناهمواریهای زیادی بوده و زاویه‌دارتر می‌باشند لذا در مقابل جریان آب مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند.

انواع مختلف حرکت دانه‌ها

هنگامی که میزان انرژی موجود در کف بسته از حد بحرانی گذشت، دانه‌ها در سطح لایه شروع به حرکت می‌کنند. نوع حرکت ذرات به اندازه آنها و سرعت جریان بستگی دارد. دانه‌ها در آب و هوا به چهار صورت غلتیدن، سر خوردن ، جهشی و معلق حرکت می‌کنند.

در شرایط ثابت با سرعت مشخص دانه‌های درشت (گراول) به صورت غلتیدن و سرخوردن در سطح لایه حرکت می‌کنند. همچنین در این شرایط دانه‌های سبک (ماسه‌ها) از زمین بلند شده و در اثر برخورد به دانه‌های دیگر به صورت جهشی و دانه‌های بسیار ریز (سیلت و رس) به صورت معلق حرکت می‌کنند.

در این شرایط به گراول هل و ماسه‌ها که در بستر حرکت می‌کنند بار بستر (Bed load) و ذرات دانه ریز سیلت و رس را بار معلق (Sus pension load) می‌گویند. به علت اختلاف چگالی آب و هوا عمل جهش در هوا بهتر صورت می‌گیرد. دانه‌ها در هنگام برخورد به رسوبات سطح لایه (عمل جهش در هوا) مقداری از انرژی جنبشی خود را به دانه‌های در حال استراحت در سطح لایه منتقل می‌کنند و باعث حرکت آنها به صورت خزیدن در سطح لایه می‌شوند. این نوع حرکت را به نام خزش سطحی (Surface Greep) می‌نامند.

جورشدگی هیدرولیکی

روشهای مختلف حرکت دانه‌ها باعث می‌شود که دانه‌ها در اندازه‌های متفاوت به روشهای مختلف حرکت کنند. این اختلاف در نوع حرکت باعث می‌شود که یک جدایی در اندازه و شکل دانه‌ها بوجود آید که به نام جورشدگی هیدرولیکی (Hydroulic Sorting) نامیده می‌شود. این جورشدگی در رسوبات بادی که اختلاف چگالی بین دانه‌های ماسه و هوا زیاد است بخوبی دیده می‌شود. در نتیجه این اختلاف باد قادر به حمل دانه‌های درشت ماسه نمی‌باشد.

بطور کلی تمام ذراتی که با یکدیگر توسط فرآیندهای آبی یا بادی رسوب می‌کنند ذرات با تساوی رسوبگذاری نامیده می‌شوند. تساوی قطری در ذراتی را که به صورت معلق حرکت می‌کنند بهتر از دانه‌هایی است که به صورت بار بستر حرکت خوهند کرد. زیرا ذراتی وجود دارند که از نظر شکل و اندازه یکسان نیستند ولی به علت اختلاف چگالی با یکدیگر رسوب کرده‌اند.

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌های رسوبی توسط جریانهای کششی ، جریانهای دانسیته‌ای یا چگالی ، معلق و یا یخچالها انجام می‌شود و موجب تشکیل رسوبات مختلفی می‌گردد که هر یک دارای اختصاصات بافتی مخصوص به خود می‌باشند.

جریانهای دانسیته‌ای که در اثر احتلاف چگالی بین مواد سیال ایجاد می‌شود، پس از رسوبگذاری مواد رسوبی مخلوطی از ذرات ماسه ، سیلت و رس بر جای گذاشته می‌شود که معمولا فاقد طبقه بندی مورب هستند این نوع رسوبات طبقه بندی تدریجی از خود نشان می‌دهند. در حالت تعلیق ، ذرات دانه ریز به صورت معلق حمل شده و پس از کاهش شدت جریان در محیط آرامی رسوب می‌کنند.

اگر دانه‌های رسوبی توسط یخچالها یا جریانهای گلی حمل می‌شوند، پس از رسوبگذاری تشکیل رسوبات ناجورشدگی خیلی بد را می‌دهند. این نوع رسوبات می‌توانند در آب یا خشکی تشکیل شوند. همانطور که توضیح داده شد فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری در محیطهای مختلفی همچون محیطهای خشکی ، محیطهای آبی ، حمل ونقل توسط نیروی جاذبه و همچنین حمل و نقل توسط یخچالها انجام می‌شود.

فرآیندهای رسوبگذاری در محیط آبی

در محیطهای آبی حمل و نقل و رسوبگذاری توسط جریانهای مختلفی همچون کششی ، هر یک از این سه حالت رسوبات با بافت مخصوص به خود را تشکیل می‌دهند که موجب تمایز آنها از یکدیگر می‌شود. در جریانهای کششی در اثر تغییرات سرعت جریان ساختمانهای رسوبی مختلفی بر اساس

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوب گذاری

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 13

انواع فرآیندهای فیزیکی رسوبگذاری

فرآیندهای فیزیکی یکی از چهار فرآیند می‌باشد که شامل حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌ها است. دانه‌ها پس از تخریب توسط آب و باد یا یخ حمل شده و در انتها در حوضه رسوبی ته نشین می‌شوند. برای بررسی بیشتر خواص فیزیکی باید شرایط دینامیکی حرکت ذرات جامد در هوا یا آب را مورد بررسی قرار داد. زیرا بدین طریق می‌توان نتیجه حاصل را با فرآیندهای رسوبی که باعث تشکیل آنها گردیده‌اند، مرتبط کرد.

فرآیندهای هیدرودینامیکی رودخانه‌ها

دانه‌ها پس از تخریب در منشا توط عواملی از قبیل آب و هوا و یخ به ریف حوضه رسوبی حرکت می‌کنند. دانه‌های جامد ممکن است به صورت معلق ، جهشی ، غلتیدن و سرخوردن بر روی دانه‌های دیگر حرکت کنند. نحوه حرکت به اندازه سرعت و شدت جریان بستگی دارد. بسته به سرعت آب در رودخانه‌ها دو نوع جریان خطی و آشفته قابل مشاهده است. در جریانهای خطی ذرات جامد از مایع به صورت خطی در یک لایه از مایع حرکت می‌کنند به نحوی که لایه پایین و بالایی باهم موازی است.

در جریانهای آشفته که در اثر افزایش سرعت آب بوجود می‌آید. ذرات جامد در مایع به صورت مارپیچی حرکت می‌کنند. در این نوع جریانها ذرات به طرف جلو ، بالا و پایین حرکت می‌کنند ولی در جریانهای خطی ذرات فقط به طرف جلو حرکت می‌کنند. تغییر جریان از خطی به آشفته به طول لوله یا کانال ، سرعت انتخاب شده ، شکل هندسی کانل و خوصیات دیگر حداکثر است ولی در جریانهای آشفته آب دائما در حرکت است از کناره رودخانه به مرکز می‌رود و دائما تغییر مکان می‌دهد. بطور کلی در حرکت دانه ریز نیروی ویسکوزیته اهمیت دارد ولی در حرکت ذرات درانه درشت نیروی جاذبه به اهمیت بیشتری دارد.

مکانیزم حرکت اولیه دانه (تخریب(

بطور کلی دانه‌ها در کف بسته به حالت سکون قرار دارند. هنگامی که جریان مواد سیال از روی دانه‌ها عبور می‌کند، دانه‌ها تحت تاثیر چها نیروی مختلف قرار می‌گیرند که این نیروها عبارتند از نیرو وزنی دانه بستگی دارد و از حرکت آن جلوگیری می‌کند، نیروی اصطکاک بین دانه و دانه‌های اطراف که این نیرو نیز از حرکت دانه‌ها جلوگیری می‌کند. نیروی کشش مایع که تمایل دارد دانه را دانه را بر روی دانه‌های دیگر حرکت داده و به صورت غلتیدن جابجا کند. میزان این نیرو به سرعت جریان بستگی دارد و بالاخره نیروی هیدرولیکی بررسی نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند کند و در جهت جریان قرار دهد.

بررسیها نشان می‌دهد که دانه به صورت عمودی از زمین بلند می‌شود و سپس در هنگام پایین و برخورد به دانه‌های دیگر به حرکت خود ادامه می‌دهد که این عمل را جهش می‌گویند. فرآیند جهش در هوا بهتر از آب صورت می‌گیرد، زیرا نیروی بلند کردن دانه فقط هنگامی که دانه در روی سطح زمین قرار دارد موثر است و مسئول حرکت اولیه آن می‌باشد ولی زمانی که دانه از جای خود بلند شد نیروی کششی هوا یا آب مسول حرکت آن است.

برای حرکت دانه‌ها سرعت جریان باید به حد بحرانی برسد تا اینکه بتواند دانه‌ها را از جای خود حرکت دهد و با خود حمل سرعت بحرانی برای تخریب و حرکت دانه‌ها با افزایش قطر آنها زیاد می‌گردد. با استثنای ذرات رس که برای تخریب آنها سرعت زیادتری لازم است. زیرا ذرات دانه ریز دارای خاصیت چسبندگی بوده و به یکدیگر متصل می‌شوند همچنین ذرات دانه ریز رسی در سطح دارای ناهمواریهای زیادی بوده و زاویه‌دارتر می‌باشند لذا در مقابل جریان آب مقاومت بیشتری از خود نشان می‌دهند.

انواع مختلف حرکت دانه‌ها

هنگامی که میزان انرژی موجود در کف بسته از حد بحرانی گذشت، دانه‌ها در سطح لایه شروع به حرکت می‌کنند. نوع حرکت ذرات به اندازه آنها و سرعت جریان بستگی دارد. دانه‌ها در آب و هوا به چهار صورت غلتیدن، سر خوردن ، جهشی و معلق حرکت می‌کنند.

در شرایط ثابت با سرعت مشخص دانه‌های درشت (گراول) به صورت غلتیدن و سرخوردن در سطح لایه حرکت می‌کنند. همچنین در این شرایط دانه‌های سبک (ماسه‌ها) از زمین بلند شده و در اثر برخورد به دانه‌های دیگر به صورت جهشی و دانه‌های بسیار ریز (سیلت و رس) به صورت معلق حرکت می‌کنند.

در این شرایط به گراول هل و ماسه‌ها که در بستر حرکت می‌کنند بار بستر (Bed load) و ذرات دانه ریز سیلت و رس را بار معلق (Sus pension load) می‌گویند. به علت اختلاف چگالی آب و هوا عمل جهش در هوا بهتر صورت می‌گیرد. دانه‌ها در هنگام برخورد به رسوبات سطح لایه (عمل جهش در هوا) مقداری از انرژی جنبشی خود را به دانه‌های در حال استراحت در سطح لایه منتقل می‌کنند و باعث حرکت آنها به صورت خزیدن در سطح لایه می‌شوند. این نوع حرکت را به نام خزش سطحی (Surface Greep) می‌نامند.

جورشدگی هیدرولیکی

روشهای مختلف حرکت دانه‌ها باعث می‌شود که دانه‌ها در اندازه‌های متفاوت به روشهای مختلف حرکت کنند. این اختلاف در نوع حرکت باعث می‌شود که یک جدایی در اندازه و شکل دانه‌ها بوجود آید که به نام جورشدگی هیدرولیکی (Hydroulic Sorting) نامیده می‌شود. این جورشدگی در رسوبات بادی که اختلاف چگالی بین دانه‌های ماسه و هوا زیاد است بخوبی دیده می‌شود. در نتیجه این اختلاف باد قادر به حمل دانه‌های درشت ماسه نمی‌باشد.

بطور کلی تمام ذراتی که با یکدیگر توسط فرآیندهای آبی یا بادی رسوب می‌کنند ذرات با تساوی رسوبگذاری نامیده می‌شوند. تساوی قطری در ذراتی را که به صورت معلق حرکت می‌کنند بهتر از دانه‌هایی است که به صورت بار بستر حرکت خوهند کرد. زیرا ذراتی وجود دارند که از نظر شکل و اندازه یکسان نیستند ولی به علت اختلاف چگالی با یکدیگر رسوب کرده‌اند.

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری

فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری دانه‌های رسوبی توسط جریانهای کششی ، جریانهای دانسیته‌ای یا چگالی ، معلق و یا یخچالها انجام می‌شود و موجب تشکیل رسوبات مختلفی می‌گردد که هر یک دارای اختصاصات بافتی مخصوص به خود می‌باشند.

جریانهای دانسیته‌ای که در اثر احتلاف چگالی بین مواد سیال ایجاد می‌شود، پس از رسوبگذاری مواد رسوبی مخلوطی از ذرات ماسه ، سیلت و رس بر جای گذاشته می‌شود که معمولا فاقد طبقه بندی مورب هستند این نوع رسوبات طبقه بندی تدریجی از خود نشان می‌دهند. در حالت تعلیق ، ذرات دانه ریز به صورت معلق حمل شده و پس از کاهش شدت جریان در محیط آرامی رسوب می‌کنند.

اگر دانه‌های رسوبی توسط یخچالها یا جریانهای گلی حمل می‌شوند، پس از رسوبگذاری تشکیل رسوبات ناجورشدگی خیلی بد را می‌دهند. این نوع رسوبات می‌توانند در آب یا خشکی تشکیل شوند. همانطور که توضیح داده شد فرآیندهای حمل و نقل و رسوبگذاری در محیطهای مختلفی همچون محیطهای خشکی ، محیطهای آبی ، حمل ونقل توسط نیروی جاذبه و همچنین حمل و نقل توسط یخچالها انجام می‌شود.

فرآیندهای رسوبگذاری در محیط آبی

در محیطهای آبی حمل و نقل و رسوبگذاری توسط جریانهای مختلفی همچون کششی ، هر یک از این سه حالت رسوبات با بافت مخصوص به خود را تشکیل می‌دهند که موجب تمایز آنها از یکدیگر می‌شود. در جریانهای کششی در اثر تغییرات سرعت جریان ساختمانهای رسوبی مختلفی بر اساس

رسوب دهی لایه های نازک سخت ویا نرم

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 29

رسوب دهی لایه های نازک سخت ویا نرم

مقدمه

مورفولوژی یک پوشش بطور عمده به فناوری بکار گرفته شده بستگی دارد. بطور کلی روشهایی که در آن پوشش از فاز بخار رسوب داده می‌شوند. را می‌توان دو گروه اصلی تقسیم کرد روش رسوب شیمیایی بخار CVD و روش رسوب فیزیکی PVD بعلاوه از روشهایی به نام روشهای کمکی یا تحریک شده نیز استفاده می‌شود. بعنوان مثال روش کمکی پلاسمای رسوب شیمیایی بخار PA-CVD یا فرآیندهای دما توسط مانند روش دما متوسط CVD که با MT-CVD نمایش داده می‌شود نیز گسترش پیدا کرده است. همانطور که در شکل 5.1 نشان داده شده است بعنوان مثال به روشهای فوق مواردی مثل پرایدهای نسوز، کارمیدها، نیتریدها ،اکسیدها وترکیب های مختلفی از این گونه پوششها را میتوان رسوب داد.

5.2 روشهای رسوب شیمیایی بخار

5.2.1 طبقه بندی فناوریهای CVD

در روش رسوب شیمیایی بخار واکنش کننده ها بصورت گاز تامین شده و واکنشهای شیمیایی در اثر گرما در سطح زیر لایه گرم شده انجام می‌شوند. در روشهای CVD معمولا فرآیند در درجه ر600 تا 1100 درجه سانتیگراد انجام می‌شود هزینه فرآیندهایی که در درجه وارستای پایین تر نیز کار می کنند بکار گرفته شده است. در جدول 5.1 می‌توان روشهایی از CVD که بیشتر در صنعت ارز برش بکار می رود را ملاحظه کرد.

In به شکل سنتی خود فناوری CVD بدون فرآیندهای کمکی در فشار محیط مثل پوشش دهی در فشار محیط APCVD ,CVD یا در فشار پایین مثل پوشش دهی به فشار کم CVD استفاده میشود. از فناوری APCVD که به پوشش دهی با دمای بالای (HT-CVD) CVD نیز معروف است بعنوان پرمصرف ترین روش پوشش می‌توان نام برد.

در روش کلاسیک پوشش دهی CVD که از سال 1969 در صنعت بکارگرفته شد از در یک لحظه ای حفاظت شده از اتمسفر محیط،تحت گاز هیدروژن فشار 1 اتمسفر یا کمتر تا 1000C گرم می‌شود. همچنین ترکیبات تبخیر شدنی به اتمسفر هیدروژن اضافه می‌شوند. تا بتوان ترکیبات فلی وغیرفلزی را رسوب داد. یک جنبه مشترک تمام فناوریهای CVD افزودن عنصر مورد نظر در پوشش به شکل یک هالوژن مثل Tic4 در ورد لایه های Ti(cN) یا TiN ,Tic یا مخلوطی از هالوژنها مثل Ticl4 +Bcl3 در مورد لبه های TiB2 می‌توان نام برد.

5.2.2 روش تحت فشار اتمسفر رسوب شیمیایی بخار (APCVD)

وسایل بکار گرفته شده برای رسوب دهی لایه TiN به روش CVD در شکل 5.2 ارائه شده است در این روش یک محفظه واکنش گرم شده و وسایل انتقال گاز مورد نیاز است. در بیشتر موارد زیر لایه به روش هرفت یا تشعشعی ازداخل محفظه پوشش دهی گرم می‌شود. فرآیند با تغییر دادن درجه حرارت قطعات تحت پوشش ترکیب شیمیایی و فشار گانه ها کنترل میشود. همانطور که قبلا اشاره شد واکنشهای هالیه فلزات مثلا با هیدروژن ،نیتروژن یا متان. بکار گرفته می‌شود تا بتوان پوششهایی مثل انواع نیترید ها یا کاربیدهای فلزات را ایجاد کرد.

بعنوان مثال واکنشهای ذیل برای ایجاد پوششهای به ترتیب نیترید نتیتانیوم وکاربید تیتانیوم بکار گرفته می‌شود:

لایه اکسید آمونیومو را میتوان با واکنش ذیل ایجاد کرد.

With با مخلوطهایی از هالیه فلزات، هیدروژن ،اکسیژن، نیتروژن ،هیدروکربنها و ترکیبات بر، پوششهای مختلفی از نیترید، کاربید و براید فلزات را میتوان به روش CVD ایجاد کرد. در حال حاضر متداولترین پوشش های ایجاد شده به روش هستند (شکل 5.3) لایه های ایجاد شده به روش CVD ساختار میکروسکوپی ستونی دارند هر چند رسوبات اولیه گاهی به شکل هم محور هستند.

بطور خاص اندازه دانه وساختار میکروسکوپی اولیه به شدت به شرایط اعمال شده در فرآیند بستگی دارد.