14) Особенности диффузионных процессов в твердых телах.

Диффузионные процессы в тв. телах – процесс переноса тепла путем переноса частиц. В отсутствие градиента концентрации движение частиц не направлено. Когда в системе возникает градиент концентрации, перемещения частиц становится направленным.

Закон Фика:

1)

M – поток вещ-ва, класса вещ-ва через единичную площадку за единицу времени.

D – коэф-т диффузии при единичном градиенте концентрации.

2)

Дифф-я атомов в своей подрешетке – самодиффузия, в подрешетке другогокомпонента – гетеродиффузия.

Зависимость коэффициента диффузии от Т:

D₀ – предэкспон-й множитель. Зависит от частоты колебаний и типа решетки.

E^a – энергия активации.

Механизмы диффузии в тв. теле:

1) обменный ( Cu, ГЦК, E^a = 1005 кДж/моль)

2) кольцевой ( Cu, ГЦК, E^a = 340 кДж/моль)

3) междоузельный ( Cu, ГЦК, E^a = 1050 кДж/моль)

4) вакансионный ( Cu, ГЦК, E^a = 210 кДж/моль)

Вакансионный – самый вероятный (зависит от концентрации вакансий)

15) Влияние дефектов структуры на процесс диффузии. Кристаллизация сплавов. Процессы образования и роста зародышей новой фазы.

Рассмотрим влияние точечных дефектов на диффузию. Точечные дефекты оказывают наиболее значительное влияние на скорость диффузии в кристаллах и на электропроводность в диэлектрических кристаллах. Остановимся, прежде всего, на возможных механизмах диффузии в кристаллах.           Атомы в кристаллах могут перескакивать из одного положения в другое. Возможные варианты таких перескоков изображены на рис. 5. Два или четыре атома могут поменяться местами (см. рис. 5 (1, 2)). Однако атому гораздо легче (это показывают как наглядные соображения о том, как "легче протиснуться атому между другими, раздвигая их", так и строгие расчеты) перескакивать в вакансию (см. рис. 5 (3)). Также сравнительно легко перескакивать межузельному атому, особенно если он небольшого размера (см. рис. 5 (4)). Поэтому основными механизмами диффузии в твердых телах считают вакансионный, связанный с перегруппировками атомов вблизи вакансий (см. рис. 5(3)) и межузельный, связанный с перемещениями, как правило, сравнительно мелких атомов по междоузлиям (см. рис. 5 (4)). 

16) Особенности диффузионных процессов в твердых телах.

- без изменения хим. состава:

• Упорядочение

• Мартенситное превращение

- с изменением хим. состава:

• Эвтектоидный раствор

• Распад пересыщенных растворов

В зависимости от видов превращения возможны:

1) изменение состава фаз без изменения структуры

2) изменение состава и структуры

3) изменение только структуры

Если протекают 1 и 2 процессы, то эти превращения связаны с протеканием диффузионных процессов. 3 процесс протекает по бездиффузионному процессу.

Роль фазовой границы при превращениях в твердом состоянии:

В случае перехода в твердом состоянии образование частицы новой фазы с одной стороны приводит к понижению свободной энергии. С другой стороны происходит увеличение свободной энергии за счет формирования новой межфазной границы и за счет упругой энергии.

На стадии форм-ния кластеров (I стадия) граница м/у кластером и матрицей когерентна (общая). При увеличении размера кластера увеличиваются упругие искажения в приграничных областях, когерентность нарушается (частица обособляется).