ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимная диффузия в сплавах замещения из "Физическая химия твердого тела" В бинарных растворах замещения градиент концентрации одного из компонентов неизбежно связан с противоположно направленным градиентом концентрации другого. Поэтому в диффузионном процессе участвуют атомы обоих компонентов, причем их потоки направлены навстречу друг другу атомы А диффундируют в область, более богатую атомами В, а атомы В — в область, обогащенную атомами А. Такой тип встречной химической диффузии атомов двух сортов называют взаимной диффузией. [c.245] Во-первых, вакансии, возникающие вследствие оттока высокоподвижных атомов, могут коагулировать с образованием субмакроскопических или даже макроскопических пор. Развитие такого рода диффузионной пористости получило название эффекта Френкеля. [c.246] Во-вторых, образующиеся поры могут залечиваться благодаря смещению соседних участков при пластической деформации кристалла в этом случае диффузионная пористость не возникает, но в области кристалла, обогащенной высокоподвижным компонентом, уменьшается общее число кристаллографических узлов, что приводит к уменьшению объема этой области. Такое явление называют эффектом Киркендаля. [c.246] Этот эффект был обнаружен в опыте Смигельскаса и Киркендаля [85]. В этом опыте на брусок из а-латуни (0,7 Си- -+0,3 2п) помещались тонкие молибденовые проволочки и снаружи наносился слой чистой меди (рис. 6.23) образец обжигался в течение 56 дней при температуре 785 °С. Во время отжига через поверхность раздела латунь — медь, отмеченную молибденовыми проволочками, происходила взаимная диффузия цинка и меди. В результате ее после отжига толщина слоя латуни L уменьшалась, что однозначно указывает на более высокую диффузионную подвижность цинка по сравнению с медью. [c.246] Уравнение первого закона Фика для химической диффузии (6.215) описывает потоки атомов, пронизывающих кристаллическую решетку. Другими словами, оно определяет диффузионные потоки в системе координат, жестко связанной с атомными плоскостями в каждом данном сечении образца. Для определенности назовем эту систему внутренней системой координат. [c.247] Однако, как мы видели, при эффекте Киркендаля вследствие пластической деформации кристалла атомные плоскости, расположенные в различных участках образца, могут двигаться относительно друг друга. Поэтому для корректного описания процесса взаимной диффузии необходимо выбрать единую систему отсчета, не зависящую от киркендалевской скорости движения атомных плоскостей. [c.247] Свяжем искомую систему координат с внешней поверхностью образца, находящейся вне диффузионной зоны, и назовем ее внешней системой координат. Далее, обозначим через о(х) скорость движения атомной плоскости, имеющей во внешней системе координату х, относительно начала координат. Очевидно, что при таком определении v x) есть скорость движения меток (молибденовых проволочек в опыте Смигельскаса и Киркендаля) относительно внешней поверхности образца. [c.247] Из уравнений (6.226) видно, что величина Dab имеет смысл эффективного коэффициента взаимной диффузии в бинарном сплаве замещения, причем Dab имеет значение, общее для обоих сортов диффундирующих атомов. При этом формула (6.228) показывает, что Dab в общем случае зависит от концентраций компонентов твердого раствора. Однако такая зависимость пропадает в случае разбавленных растворов. Так, при исчезающе малой концентрации В, [В] — -0, коэффициент активности стремится к постоянному значению, т. е. d nyAld n[A — -0, а корреляционный множитель а/в//о— -/в. При этом согласно (6.228) эффективный коэффициент взаимной диффузии Dab приближается к значению D b=/bDb коэффициента диффузии меченых атомов примеси В. [c.248] Вернуться к основной статье