D -DIAหรือdeformation-DIAเป็นอุปกรณ์ที่ใช้สำหรับ การทดลองการเสียรูปที่ ความดันสูงและอุณหภูมิสูงข้อดีของอุปกรณ์นี้คือความสามารถในการใช้ความดัน ได้ ถึงประมาณ 15 GPaในขณะที่สร้าง ความเครียด แบบแกน เดียวได้ ถึง 50% อย่างอิสระ ^{[ 1 ]}

เครื่อง D-DIA ใช้หลักการเดียวกับอุปกรณ์แรงดันสูงอื่นๆ (เช่นเซลล์เพชรแอนวิล ) ในการสร้างแรงดันสูงบนชิ้นงานทดสอบ

ความดัน = แรง/พื้นที่

โดยการสร้างแรงในกรณีของ D-DIA ผ่านกระบอกไฮดรอ ลิก แรงที่มากขึ้นสามารถส่งไปยังชิ้นงานได้โดยการลดพื้นที่ของแท่นรองที่ปลายด้านที่สัมผัสกับชุดประกอบชิ้นงาน

D-DIA มีพื้นฐานมาจาก DIA ที่คล้ายกัน ซึ่งเป็นอุปกรณ์แบบแท่งทรงลูกบาศก์ D-DIA เป็นอุปกรณ์เปลี่ยนรูปหลายแท่งที่ใช้แท่งทรง ลูกบาศก์ 6 แท่งเรียงกัน เพื่อสร้างแรงดันและการเปลี่ยนรูปของตัวอย่างอย่างอิสระ^{[ 1 ]}แท่งทรงลูกบาศก์สี่แท่งวางตัวในแนวนอนตรงข้ามกันที่ 90° และแท่งอีกสองแท่งวางตัวในแนวตั้งภายในบล็อกนำทางสองบล็อก ด้านหลังของแท่งแนวนอนแต่ละแท่งประกอบด้วยสองด้านของทรง แปดเหลี่ยมเสมือน ด้วยความสมมาตรที่กำหนดจากบล็อกนำทางและแท่งที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า แกนทั้งหมดของทรงแปดเหลี่ยมเสมือนจึงถูกดึงอย่างเท่าเทียมกันและให้แรงดันไฮ โดรสแตติก แก่ตัวอย่าง^{[ 1 ]} เพื่อสร้าง ความเครียด แบบเบี่ยงเบนจะมีการสูบน้ำมันโดยใช้ลูกสูบสองตัวที่แตกต่างกันด้านหลังแท่งด้านบนและด้านล่างที่อยู่ภายในบล็อกนำทาง ทำให้แท่งทั้งสองเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอย่างอิสระจากแท่งอีกสี่แท่ง^{[ 1 ]}โดยการเลื่อนคู่ทั่งเพียงคู่เดียว จะทำให้เกิดความเค้นเบี่ยงเบน ซึ่งจะเปลี่ยนสนามความเค้นแบบลูกบาศก์ก่อนหน้านี้ไปเป็นแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัสการไหลที่เกิดขึ้นจะมีความสมมาตรตามแนวแกนโดยประมาณเมื่อเทียบกับตัวอย่างทรงกระบอก การเลื่อนคู่ทั่งจะทำให้ความดันบนตัวอย่างเริ่มเพิ่มขึ้นเมื่อการเสียรูปดำเนินไป แต่ D-DIA มีความสามารถในการระบายน้ำมันออกจากลูกสูบหลัก (ซึ่งสัมผัสกับบล็อกนำทาง) ในขณะที่เลื่อนปั๊มแบบดิฟเฟอเรนเชียล เพื่อรักษาระดับความดันของตัวอย่างให้คงที่ในระหว่างการเสียรูป^{[ 1 ]}

ปัจจุบันมีการออกแบบชุดประกอบตัวอย่างหลายแบบที่ใช้ใน D-DIA ชุดประกอบตัวอย่างแต่ละแบบใช้วัสดุที่แตกต่างกันในการผลิตเพื่อให้บรรลุเป้าหมายที่แตกต่างกัน แต่ทั้งหมดมีองค์ประกอบพื้นฐานเหมือนกัน ได้แก่ ฮีตเตอร์ความต้านทานภายใน สารสร้างแรงดัน และลูกสูบบน/ล่าง

รูปร่างโดยรวมของชุดประกอบตัวอย่างเป็นทรงลูกบาศก์ (โดยทั่วไปประมาณ 6 มม.) รูปร่างนี้ช่วยให้แท่งรับแรงดันทั้ง 6 แท่งสัมผัสกับแต่ละด้านของชุดประกอบตัวอย่าง ส่วนนอกของชุดประกอบตัวอย่างคือตัวกลางรับแรงดัน ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นโบรอนอีพ็อกซี (BE) หรือมัลไลต์ [ ^{2 ] การ}เลือกตัวกลางรับแรงดันที่ใช้ในชุดประกอบตัวอย่างขึ้นอยู่กับเป้าหมายสุดท้ายของการทดลอง โบรอนอีพ็อกซีเป็นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็นปะเก็นในตัวเองใน D-DIA ซึ่งหมายความว่าสามารถสร้างซีลระหว่างแท่งรับแรงดันทั้งหมดในระหว่างการเสียรูปได้ แต่พบว่าทำให้ตัวอย่างมีน้ำปริมาณมากในระหว่างการทดลอง น้ำที่เพิ่มเข้ามาในตัวอย่างนี้ทำให้ไม่สามารถทำการ ทดลอง ทางรีโอโลยีภายใต้ สภาวะ ที่ปราศจากน้ำได้วัสดุตัวกลางรับแรงดันอีกชนิดหนึ่งคือมัลไลต์ ทำให้ตัวอย่างแห้งมาก แต่ไม่มีความสามารถในการทำหน้าที่เป็นปะเก็นในตัวเองใน D-DIA ด้วยเหตุนี้ เมื่อใช้มัลไลต์เป็นตัวกลางรับแรงดัน จึงจำเป็นต้องใช้ร่วมกับวัสดุปะเก็น โดยทั่วไป วัสดุที่ใช้ทำปะเก็นคือไพโรฟิลไลต์และมัลไลต์จะถูกกลึงให้เป็นทรงกลมซึ่งจะวางอยู่ใน "เบ้า" ไพโรฟิลไลต์ ทำให้เกิดเป็นรูปทรงลูกบาศก์

ในชุดประกอบตัวอย่าง ภายในตัวกลางรับแรงดันและล้อมรอบตัวอย่างจะมีฮีตเตอร์ความต้านทานภายใน ฮีตเตอร์เป็นปลอกที่ตัวอย่างทรงกระบอกพอดีเข้าไป และโดยทั่วไปจะทำจากกราไฟต์ หรืออาจทำจากโลหะชนิดต่างๆ ก็ได้

ในการทดลองเกี่ยวกับการเสียรูป จำเป็นต้องใช้ลูกสูบวางไว้ทั้งสองด้านของชิ้นงานอลูมินาเป็นวัสดุที่นิยมใช้กันทั่วไป เนื่องจากมีความแข็งกว่าวัสดุตัวอย่างส่วนใหญ่ ทำให้ชิ้นงานสามารถเสียรูปได้

องค์ประกอบการออกแบบอีกอย่างหนึ่งที่สามารถรวมเข้ากับการประกอบตัวอย่างได้คือเทอร์โมคัปเปิลเทอร์โมคัปเปิลสามารถวางได้ทั้งแบบเข้าด้านข้าง (เข้าตรงกลางของลูกบาศก์จากขอบ) หรือแบบเข้าด้านบน (เข้าที่ด้านบน) ในกรณีของเทอร์โมคัปเปิลแบบเข้าด้านบน สามารถใช้เป็นลูกสูบด้านบนได้พร้อมกัน แต่จะอ่านอุณหภูมิจากจุดที่ห่างจากศูนย์กลางของตัวอย่างมาก เทอร์โมคัปเปิลแบบเข้าด้านข้างจะอ่านอุณหภูมิได้ใกล้กับศูนย์กลางของตัวอย่างมากกว่า แต่การวางตำแหน่งมักจะต้องเจาะรูตรงกลางเตาเผา ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงลักษณะการให้ความร้อนของเตาเผา เพื่อหลีกเลี่ยงข้อเสียทั้งสองอย่างที่เกี่ยวข้องกับเทอร์โมคัปเปิลแบบใดแบบหนึ่ง การประกอบตัวอย่างบางแบบจึงไม่ใช้เทอร์โมคัปเปิล แต่จะปรับเทียบอุณหภูมิจากความสัมพันธ์ของวัตต์กับอุณหภูมิ หรือคำนวณโดยใช้ความดันที่ทราบและปริมาตรตัวอย่างที่คำนวณได้จากข้อมูลการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์แบบในสถานที่^{[ 3 ]}

การออกแบบแท่นตีที่ใช้ใน D-DIA ช่วยให้ รังสี เอกซ์ซินโครตรอน สามารถส่ง ผ่านตัวอย่างได้ ข้อมูลรังสีเอกซ์นี้สามารถใช้สำหรับการวัดความเค้นและความเครียดแบบในสถานที่ซึ่งดำเนินการในระหว่างการเสียรูปของตัวอย่าง^{[ 2 ] [ 3 ]}

การวัดความเครียด ณ จุดที่ทำการทดสอบ สามารถทำได้โดยการเก็บรวบรวมและวิเคราะห์ภาพรังสีเอกซ์ โดยทั่วไปแล้ว วิธีนี้จะใช้ ผลึก YAG ( อิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต ) ที่เรืองแสงร่วมกับ กล้อง CCD ( Charge-coupled device ) โดยการวางแผ่นโลหะ (โดยทั่วไปคือแพลทินัมหรือนิกเกล) ไว้ที่ด้านบนและด้านล่างของชิ้นงาน จะสามารถสังเกตความยาวทั้งหมดของชิ้นงานได้ง่ายในภาพรังสีเอกซ์ระหว่างการทดลองการเปลี่ยนรูป โดยใช้การวัดความยาวเริ่มต้นและการวัดความยาวครั้งต่อๆ ไประหว่างการเปลี่ยนรูป ความสัมพันธ์ต่อไปนี้สามารถใช้ในการคำนวณความเครียดได้

ε = (L ₀ – L)/L ₀

โดยที่ความเครียดเท่ากับผลต่างระหว่างความยาวเริ่มต้นและความยาวสุดท้าย หารด้วยความยาวเริ่มต้น

การกำหนดความเค้นทำได้โดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมจาก [การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์] ในสถานที่ ข้อมูลการเลี้ยวเบนใช้เพื่อกำหนดระยะห่าง dของระนาบผลึกบางระนาบภายในตัวอย่าง และจากค่าระยะห่าง d เหล่านี้ มีวิธีการต่างๆ ในการกำหนดสถานะความเค้น^{[ 4 ] [ 5 ]} วิธีทั่วไปในการคำนวณความเค้นเชิงอนุพันธ์ภายในผลึกหลายเหลี่ยมใช้ค่าระยะห่าง d ที่วัดได้ในทิศทางรัศมีและแกนของตัวอย่างทรงกระบอก^{[ 3 ] [ 6 ]}เทคนิคนี้ใช้ประโยชน์จากสนามความเค้นสมมาตรทรงกระบอกที่กำหนดโดย D-DIA แต่ยังต้องสมมติสถานะ Reuss (หรือสถานะความเค้นคงที่) ของความเค้นตลอดแต่ละเกรนในผลึกหลายเหลี่ยม^{[ 5 ]} เทคนิคทั่วไปอื่นๆ ในการกำหนดความเค้นแบบเบี่ยงเบนใช้ความเครียดของแลตติซเชิงอนุพันธ์และค่าคงที่ความยืดหยุ่นของผลึกเดี่ยว ในวิธีนี้ ความเครียดของแลตติสจะถูกคำนวณก่อนโดยใช้ค่าระยะห่าง d ที่วัดได้ dm(hkl) รวมถึงค่าระยะห่าง d ที่กำหนดภายใต้สภาวะไฮโดรสแตติก dp(hkl) ^{[ 7 ]} ε _D (hkl) = [d _m (hkl)- d _p (hkl)] / d _p (hkl)

เมื่อคำนวณค่าความเครียดของโครงสร้างผลึกแล้ว ผลคูณของค่าเหล่านี้กับ โมดูลัสเฉือนของรังสีเอก ซ์ หรือที่รู้จักกันในชื่อค่าคงที่ความยืดหยุ่นของการเลี้ยวเบน GR(HKL) จะให้ค่าความเค้นบนระนาบโครงสร้างผลึกที่แตกต่างกัน τ(HKL)

τ(HKL) = [(2G _R (HKL)] ε _D (hkl)