Диффузия
Механизмы диффузии и самодиффузии
Миграция вакансий
Миграция внедрений или примеси
Обмен местами двух атомов
Кольцевой обмен местами
Массоперенос посредством диффузии
Допущение о беспорядочном характере элементар-ных актов во времени и пространстве при статистических расчётах
Частота перескока точечных дефектов вследствие флуктуации энергии атомов в зависимости от температуры
Объект |
, с-1 |
Энергия обра-зования Е, эв |
Энергия миг-рации Еm, эв |
Вакансия |
1013 |
1 (Cu, Au, Ag) |
1 (Cu, Au, Ag) |
Внедрение |
3-5 |
0,05-0,5 |
|
Примесь |
|
1 |
Атом углерода в железе при 20оС совершает одно перемещение за 20 с, а при плавлении железа (1545оС) - 21011 перемещений в секунду.
Определённое из статистики пройденного атомом расстояния равно
.
Для трёхмерных кристаллов
.Коэффициент диффузии
D= fd2/6 =Doe-Q/kT
Do = Z d2/6 (частотный фактор)
Q = E + Em (энергией активации диффузии)
Диффузию атома в своей собственной решётке называют самодиффузией:
Решётка |
Материал |
Do, м2/c |
Q, эВ |
Q, кДж/моль |
ОЦК |
-железо |
2,010-4 |
2,61 |
251 |
ниобий |
1,110-4 |
4,18 |
401 |
|
хром |
2,810-5 |
3,19 |
306 |
|
ванадий |
3,610-5 |
3,21 |
308 |
|
вольфрам |
5,610-4 |
6,09 |
585 |
|
ГЦК |
-железо |
1,810-5 |
2,81 |
270 |
свинец |
1,410-4 |
1,14 |
109 |
|
алюминий |
1,710-4 |
1,48 |
142 |
|
медь |
2,010-5 |
2,05 |
197 |
|
никель |
1,910-4 |
2,96 |
284 |
|
ГПУ |
-цирконий |
4,010-5 |
2,60 |
250 |
-титан |
8,610-10 |
1,56 |
150 |
|
кадмий |
5,010-6 |
0,79 |
76,2 |
|
магний |
1,010-4 |
1,41 |
135 |
|
бериллий |
6,210-5 |
1,68 |
161 |
Макроскопическая диффузия
Применима при участии большого количества атомов
Закон Фика для скорости dN/dt прохождения атомов через определённую плоскость решётки площадью L2 при наличии градиента концентрации dC/dx
Основным механизмом самодиффузии и диффузии атома в решётке близких по размеру атомов, как установлено с помощью закона Фика, является вакансионный
Восходящая диффузия в полях напряжений
Е – энергия упругих напряжений
Определение D
Расстояние X
