ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Гетеродиффузия из "Строение и свойства металлических сплавов " Сг — его концентрация (чаще всего i = Ni — молярной доле). [c.112] Процесс выравнивания состава в бинарном (однофазном) сплаве описывается коэффициентом взаимной диффузии D. Однако эффект Киркендалла показал, что парциальные коэффициенты диффузии, характеризующие подвижность каждого из компонентов в твердом растворе Da и Db, в общем случае различны. Возникает вопрос о связи между D, и Db и о возможности определения парциальных коэффициентов диффузии. [c.112] Эффект Киркендалла доказывает различную скорость перемещения компонентов. При циклическом и обменном механизме атомы различных компонентов должны перемещаться с одинаковой скоростью, что противоречит эффекту Киркендалла. [c.113] Детальный анализ вопроса о роли пор в эффекте Киркендал-ла и о разделении эффектов Киркендалла и Френкеля можно найти в работах [90—93]. [c.114] Макроскопическое течение, наблюдаемое в опытах при изучении эффекта Киркендалла, нун дается в молекулярном толковании для объяснения того, как происходит образование новых атомных плоскостей в растущей фазе (например, меди) и исчезновение их в другой фазе (например, латуни). Такое толкование на основе теории дислокаций дал Зейтц. [c.114] Наблюдаемый при измерении сдвига меток поток вещества не может быть обеспечен равновесной концентрацией вакансий. Избыточные вакансии образуются на дислокациях на той стороне пары, где находится компонент с большей подвижностью, и стекают на стороне, где компонент диффундирует медленнее (поскольку поток вакансий направлен навстречу потоку вещества). [c.114] Следует отметить, что при изучении эффекта Киркендалла в парах о. ц. к. металлов [10] в ряде случаев наблюдался аномально большой сдвиг — такой, что прп подстановке его значения в уравнения (III.25) и (III.26) получалось отрицательное значение коэффициента диффузии более медленного компонента. По мнению Маннинга, этот эффект является следствием существования в образце потока вакансий, даже если последние нахо-, дятся в термодинамическом равновесии. [c.114] Диффузию, сопровождающуюся фазовыми превращениями, называют реактивной. [c.115] Если диффузия происходит в одной фазе, то концентрационные кривые имеют плавный ход. Если же процесс происходит сразу в нескольких фазах, то на концентрационных кривых С С х) появляются вертикальные ступеньки, обусловленные тем, что двухфазные (гетерогенные) смеси не могут образоваться диффузионным путем. Действительно, в пределах двухфазной области составы соответствующих фаз постоянны и градиент концентрации в пределах каждой из них равен нулю. Фаза же может расти путем диффузии только в том случае, если на диаграмме ей соответствует область гомогенности, внутри которой может возникнуть градиент концентрации. Соответственно и рост стехиометрического химического соединения (сингулярной фазы), строго говоря, невозможен, если перенос вещества происходит только под действием градиента концентрации. Это правило обычно не выполняется из-за существования небольшой области растворимости, а также других, помимо концентрационных, градиентов. [c.115] ЧИСТОГО вещества А. Очевидно, что высота (на рис. 44 — ширина) ступеньки соответствует ширине двухфазной области на диаграмме. Иначе говоря, левый и правый концы ступеньки отвечают пределам растворимости обоих веществ (Л и В) в кая дой из фаз. [c.116] Если вещество В диффундирует в А при температуре то у поверхности образуется фаза 3. В любой момент времени / =7 О концентрация компонента В в фазе р меняется от С = 1 (чистое В) на поверхности до некоторого Сра, отвечающего пределу растворимости А в при этой температуре в точке Xi (рис. 45). В этой точке, т. е. на границе растущей фазы 3, образуется новая фаза а, концентрация вещества В в которой меняется от Саэ до нуля. Важно, чтобы реакция образования этой фазы происходила быстро и не тормозила рост фазы 5. Если это условие соблюдается и кинетика роста фазы является диффузионной, то закон роста оказывается параболическим толщина слоя растущей фазы меняется пропорционально корню квадратному из времени. Поэтому если Х2 в 2 раза больше, чем Xj (см. рис. 45), то 2 в 4 раза больше При достаточно больших временах из-за увеличения пути диффузии последняя всегда будет процессом, контролирующим скорость роста фазы. [c.116] Для расчета коэффициента диффузии в многофазных системах необходимо установить концентрационную зависимость. Последнее время для этого чаще всего используют микрорентге-новские анализаторы. [c.116] Вагнер выполнил расчеты [58, 62], позволяющие найти коэффициент диффузии в двух- или трехфазной системе, если известны равновесные концентрации и положение границы растущей фазы (т. е. плоскости, где концентрация претерпевает скачок) в момент времени t, а также если коэффициент диффузии в пределах фазы не зависит от концентрации. Здесь будут рассмотрены два наиболее часто встречающихся случая. [c.117] Таблицы функции F(Ь) для различных значений Ь мол но найти в монографии [62]. Зная левую часть, определяем F b), а затем Ь и Dp. В то же время по известной величине Dp можно рассчитать скорость роста фазы. [c.117] Во втором случае исходным (Со) является однофазный образец (о.). Диффузия идет в двух фазах а и ip и характеризуется двумя коэффициентами Da и Dp. [c.117] Зная один из коэффициентов, можно найти другой зная оба, можно рассчитать скорость роста 3-фазы. [c.117] Изучение диффузии в многофазных системах имеет большое практическое значение в связи с процессами окисления, химикотермической обработкой и т. д. Подробное рассмотрение этих вопросов можно найти, например, в работах [94—96]. [c.117] Вернуться к основной статье