Диффузия

Многие процессы, протекающие в металлах и металлических сплавах, имеют диффузионный характер.

Под диффузией понимают перемещение атомов в кристаллическом теле на расстояния, превышающие средние межатомные расстояния, превышающие средние межатомные расстояния для данного вещества. Самодиффузией называют процесс перемещения атомов, не связанный с изменением концентрации в отдельных объемах. Гетеродиффузия – это диффузия, сопровождающаяся изменением концентрации; она происходит в сплавах с повышенным содержанием примесей.

Существует несколько возможных механизмов диффузии: циклический, обменный, вакансионный, межузельный.

При циклическом механизме диффузия протекает путем совместного перемещения группы атомов (Рис. 8.9, а - четыре атома). Такая диффузия не требует большой энергии, но практически маловероятна.

При обменном механизме группа из двух соседних атомов обменивается местами (рис. 8.9, б). Это частый случай циклического механизма. Вакансионный механизм предполагает замещение вакансии атома (рис.8.9, в), а межузельный -переход атома в ближайшее междоузлие (рис. 8.9, г). Диффузия по межузельномy механизму возможна для элементов с малым атомным радиусом (например, диффузия углерода, азота в железоуглеродистых сплавах). Наиболее часто диффузия металла в металле протекает по вакансионному механизму.

Скорость диффузии определяется значением коэффициента диффузии, который возрастает с повышением температуры, когда тепловое движение атомов становится более быстрым. Процесс диффузии определяется энергией активации диффузии, которая характеризует энергию связи атомов в кристаллической решетке. Наиболее легко диффузия протекает по границам и поверхности зерен металла, где сосредоточены дефекты кристаллического строения.

Рис. 8.9. Механизмы перемещения атомов в кристаллической решетке металла

Дата добавления: 2014-01-14