ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Диффузия атомов, внедренных в междоузлия кристаллической решетки сплавов Условия протекания процессов диффузнн внедренных атомов в сплавах замещения из "Теория сплавов внедрения " Перейдем в этой главе к более сложным случаям, когда диффузия внедренных атомов проходит по междоузлиям кристаллической решетки, образованной находящимися па узлах атомами разных сортов. При этом могут быть рассмотрены случаи перемещения атомов, внедренных в меяодоузлия как неупорядоченных, так н упорядоченных сплавов замещения. [c.274] При переходе к случаю диффузии в сплавах с разными атомами на узлах появляется принципиальное отличие от случая диффузии внедренных атомов по однотипным междоузлиям металла. Действительно, как уже подчеркивалось выше, в случае металла (где все узлы заняты одинаковыми атомами) внедренный атом во всех однотипных междоузлиях имеет одинаковую потенциальную энергию Uo и во всех перевальных точках (типа точек Р па рис. 59) его потенциальная энергия Up тоже одинакова. Следовательно, при всех диффузионных переходах преодолевается одинаковая высота потенциального барьера Аи = Up—Uo. Поэтому процесс диффузии характеризуется одной энергетической константой — энергией . активации Q = Аи, коэффициент диффузии D имеет вид (23,25) и его температурная зависимость изображается прямой Аррениуса — линейной зависимостью 1н D от i/T. [c.274] В связи с этим на первый взгляд может показаться странным, что экспериментальные исследования диффузии внедренных атомов в сплавах замещения приводят обычно к зависимостям 1п О от 1/Г, не имеющим значительных отклонений от прямолинейности. С этим связан тот факт, что при таких экспериментальных исследованиях понятие энергии активации в ряде случаев применяется и к диффузии по междоузлиям сплавов замещения. Как будет показано ниже, такая ситуация объясняется тем, что в реальных сплавах отклопспия от прямолинейности оказываются заметными лишь в весьма широком температурном интервале, не всегда реализуемом на опыте, или же при резких изменениях в протекании процесса диффузии, имеющих место, например, при температуре упорядочения сплавов. Нелинейные зависимости 1ц от Т были действительно обнаружены экспериментально в ряде сплавов рассматриваемого типа. [c.275] Из сказанного выше следует принципиально важный вывод о том, что при диффузии по междоузлиям ) в сплавах замещения нормальной законной зависимостью 1пЛ от 1/Г следует считать пелинсйную зависимость, а пе рассматривать отклопепия от линейности, как аномалии, как отклонения от априори обязанного выполняться закона Аррениуса (по существу неприменимого к таким сплавам). [c.275] Как было показало в 24, даже в случае диффузии по междоузлиям разного типа решетки чистого (па узлах) металла получалась пелипейпая зависимость 1иО от 1/Г, связанная с наличием различной высоты потенциальных барьеров. [c.275] Один из них может быть назван методом средних энергий, другой — методом конфигураций. [c.276] Первый из этих методов применялся уже в 8, 25 и 26 для определения средних энергетических параметров в сплавах. Суть его заключается в том, что вместо явного учета всех возможных конфигураций атомов вокруг диффундирующего атома и его энергий при этих конфигурациях ему приписывается среднее значение потенциальной энергии по всем положениям того типа, в котором он находится. Например, для неупорядоченного сплава замещения А — В, в котором внедренные атомы С занимают менщоузлия только одного типа, принимается, что все эти междоузлия энергетически эквивалентны, т. е. атом С имеет в них одинаковую энергию. Эквивалентны будут и перевальные точки, т. е. в данном приближении при диффузии атом С будет преодолевать одинаковые потенциальные барьеры средней высоты. [c.276] При этом задача сведется к замене сплава некоторым чистым металлом, узлы которого заняты одинаковыми эффективными атомами такими, что в их поле внедренный атом имеет среднюю энергию. Ясно, что в приближении средних энергий для рассматриваемых неупорядоченных сплавов температурная зависимость коэффициента диффузии будет такой же, как для чистых металлов, т. е. InD будет линейно зависеть от 1/Г. Метод средних энергий, таким образом, непригоден для исследования нелинейности таких зависимостей в неупорядоченных сплавах. Однако он может быть применен для определения концентрационной зависимости D. [c.276] Он тоже имеет вид (23,25), где энергия активации Q является линейной функцией Сд. [c.279] В упорядоченных сплавах, где упорядочение выделяет несколько подрошеток на узлах кристалла, может выделиться и несколько типов междоузлий, имеющих различное среднее окружение атомами А и В. В приближении средних энергий все междоузлия каждого такого типа будут энергетически эквивалентны, т. е. частично упорядоченный сплав заменяется вполне упорядоченным сплавом, па каждой из подрешеток которого рас-П0Л07К0ПЫ одинаковые эффективные атомы, создающие потенциалы, средние по узлам данной подрешетки. [c.279] Метод конфигураций позволяет более точпо решить задачу об определении коэффициента диффузии в сплаве, так как предусматривает явный учет всех возможных конфигураций атомов разного сорта на узлах вокруг междоузлий и перевальных точек. Число таких конфигураций оказывается достаточно велико, и задача значительно усложняется. Тем нс менее этот метод дает воз-молшость найти более точную зависимость коэффициента диффузии от температуры и состава сплава, а в упорядоченных сплавах более детально исследовать влияние степени порядка на диффузию. Сравнение результатов применения двух методов к задачам диффузии показывает, как будет выяснено дальше, что основные качественные особенности диффузии внедренных атомов в сплавах замещения могут быть получены и менее точным, но значительно более простым методом средних энергий. [c.279] Вернуться к основной статье