Оглавление:
Диффузия
- Диффузия. Многие процессы, происходящие в металлах и сплавах(процесс кристаллизации, фазового превращения, перекристаллизации, процесс насыщения поверхности другими компонентами), являются диффузионными. Рис.15.
Модель распределения атомов в области границ зерен металлов 24 рисунок 16.Механизм перемещения атомов в кристаллической решетке металлов Диффузия относится к движению атомов в кристаллическом теле на расстояние, которое превышает межатомное расстояние конкретного вещества в середине. если смещение атомов ПЭ связано с
изменением концентрации отдельного объема, то такой процесс называется самодиффузией. Людмила Фирмаль
Движение атомов с изменением концентрации происходит в сплавах или металлах, содержащих много примесей и называется диффузией или гетеродиффузией. Процесс диффузии кристалла X основан на атомном механизме, где каждый атом выполняет несколько случайное блуждание, т. е. серию скачков между различными положениями равновесия в решетке.
Атомная теория диффузии должна начинаться с рассмотрения механизма диффузии. Прежде всего, вам нужно ответить на вопросы. Как некоторые атомы перемещаются из одного положения в другое? Для объяснения процесса диффузии твердых кристаллических тел (металлов) было предложено несколько возможных механизмов диффузии: циркуляция, обмен, вакансия и интерстициальные атомы (рис.16).
- Согласно периодическому механизму, диффузионно-скачкообразное перемещение-это совместное перемещение (периодическое вращение) атомной группы (например, 4, 16, а).Такое вращение не требует много энергии, но очень мало. Механизм обмена(рис. 16.6) является частным случаем циклического (группы из 2 атомов) и состоит из обмена соседних atoms. In в случае вакансионного механизма происходит обмен атомами с вакансиями(рис. 16, В), а в случае интерстициальных атомов происходит переход атомов в состояние равновесия в ближайших узлах (рис.16, г). в металлах диффузия осуществляется в основном за счет вакансии mechanism.
In в этом случае, как видно из рисунка, 16С и 2 атома с повышенной энергией могут переместиться на участок вакансии 1.Вакантное место находится на месте перед этим Атомом и может быть занято атомом 3 и так далее. При диффузии элементов с малым атомным радиусом в металлах (с, н, ч), диффузия происходит по механизму проникновения(рис. 16д). Скорость диффузии определяется массой m, которая диффундирует на единицу площади поверхности в единицу времени. Количество диффузионного материала (в единицу времени) m зависит от градиента концентрации dC / dx элемента в нормальном направлении границы раздела и
пропорционально коэффициенту диффузии D. Где DC-концентрация. Людмила Фирмаль
DX-расстояние в выбранном направлении. (1） 25 эта зависимость называется первым законом Фика. Знак минус указывает на то, что диффузия переходит из объема с высокой концентрацией в объем с низкой концентрацией. Если градиент концентрации изменяется со временем r, то диффузионный процесс описывается 2-м законом Фика. A D dx2 — (2) при выводе этого закона предполагалось, что коэффициент диффузии не зависит от концентрации. Это верно только для самодиффузии, поэтому вам нужно решить (и решить) уравнение для конкретного граничного условия диффузии. Коэффициент диффузии D (см2 / s. In другими словами, количество материала, которое диффундирует на единицу площади (1 см2) с разницей концентраций 1 в единицу времени (1 с), зависит от природы сплава, размера частиц и становится особенно прочным от температуры.
Температурная зависимость коэффициента диффузии следует экспоненциальному закону. 1 тепловое движение характеризуется неравномерным распределением энергии между атомами. (3） Здесь Po-предыдущий экспоненциальный коэффициент, величина которого определяется типом кристаллической решетки. Q-энергия активации, ккал / (г атомов). R — газовая постоянная, 1,9-87 кал /(молярная); T-температура, К -. Энергия активации диффузии Q характеризует энергию связи атомов в кристаллической решетке. Чем выше значение Q, тем большее количество энергии требуется для перехода атома из одного положения равновесия в другое в решетке. Избыточная энергия, необходимая для такого перехода, обусловлена тем, что атом непрерывно обменивается кинетической энергией, которую атом приобретает от соседнего 1.
Так как энергия активации входит в показатель степени, она значительно влияет на коэффициент диффузии. Диффузия легче всего протекает по поверхности и границам зерен, где сосредоточены дефекты кристаллической структуры (дырки, дислокации и т. д.). В связи с этим энергия активации на границах частиц (блоков) составляет около половины объема, то есть при объемной диффузии.
Смотрите также:
Решения задач по материаловедению
| Первичная кристаллизация металлов | Атомно-кристаллическая структура металлов |
| Самопроизвольное образование зародышевых центров | Дефекты кристаллического строения металлов |
