Диффузия по границам зерен

Границы зерен являются участками, в которых диффузионные процессы облегчены ввиду наличия в этих местах дефектов кристаллического строения. Если растворимость диффундирующего вещества в металле мала, то часто наблюдается преимущественная диффузия по границам зерен. В случае значительной растворимости диффундирующего элемента в основном металле роль пограничных слоев повышенной растворимости уменьшается. В момент фазовых превращений диффузия протекает быстрее. [c.323]

Преимущественная диффузия по границам зерен также зависит от их структуры, так как установлено, что [c.167]

Энергия активации при диффузии по границам зерен Ез,г приблизительно в два раза меньше энергии активации Ез в объеме зерна, поэтому Dg.r с понижением температуры уменьшается медленнее, чем Оз, и относительный вклад диффузии по границам зерен возрастает при более низких температурах. Это характерно для всех систем. [c.167]

Диффузия по границам зерен существенно зависит от угла разориентации смежных зерен (рис. 97, а). [c.167]

Скорость диффузии по границам зерен зависит от угла разориентировки зерен относительно направления диффузионного потока. [c.56]

Наряду с объемной диффузией, которая протекает через точечные дефекты кристаллической решетки, в поликристаллическом теле имеются и дислокации, границы зерен, внутренние и наружные поверхности, через которые также протекает диффузия. В общем диффузия вдоль таких линейных и поверхностных дефектов, протекает быстрее, чем диффузия атомов через точечные дефекты в решетке кристалла. Имеются данные о том, что энергия активации диффузии по границам зерен в первом приближении равна примерно половине энергии активации объемной диффузии [62]. Вследствие более низкой энергии активации, относительное значение диффузии по границам зерен возрастает с увеличением тем- пературы медленнее, чем при объемной диффузии. [c.51]

При изучении окисления металла часто трудно отделить друг от друга объемную диффузию и диффузию по границам зерен и 4 5i [c.51]

Теория окисления металла Вагнера построена при предположении, что перенос реагирующих компонентов через оксидную пленку происходит по объемной диффузии. Из этой теории следует, что глубина коррозии зависит от времени в степени 0,5. Принципиально такой же закон окисления металла наблюдается и тогда, когда имеет место диффузия по границам зерен и дислокациям и поверхностная диффузия. Поскольку энергия активации диффузии по границам зерен меньше энергии активации объемной диффузии, то она может играть важную роль в процессах окисления при более низких температурах. [c.57]

Если окалина является п-проводником или проводником ионного типа с диффузией катионов по вакансиям или анионов в междоузлиях, то добавка катионов с более высокой валентностью к окалине снижает скорость окисления. Аналогичное снижение происходит, когда окалина является р-проводником или проводником ионного типа с диффузией анионов по вакансиям или катионов по междоузлиям с добавкой катионов с более низкой валентностью по отношению к окалине. В условиях, когда валентности обоих металлов равны, замена катионов основного металла катионами добавки не должна существенно влиять на интенсивность окисления. Эти правила, конечно, действительны при осуществлении объемной диффузии и теряют свою значимость, если превалирует диффузия по границам зерен или по поверхности. Если образующийся на поверхности металла оксид состоит из двух частей, соответственно с п- и р-проводимостью (например, при окислении [c.64]

Диффузия по границам зерен [c.26]

В пластически деформированном металле возрастает скорость диффузии. Чем сильнее деформация, тем более искажается кристаллическая решетка, уменьшается энергия, необходимая для отрыва атома от узла, процесс диффузии облегчается. Поэтому диффузия гораздо интенсивнее протекает в межзеренных прослойках, чем в толще зерна, так как в них скапливаются оттесненные при кристаллизации примеси и решетка наиболее разрыхлена, особенно при разориентировке зерен на 30—65%. При меньших углах скорость диффузии по границам зерен мало отличается от скорости через толщу зерна. [c.29]

Таким образом, перенос водорода может происходить путем диффузии в решетке с движением дислокаций, или же посредством короткозамкнутой диффузии по границам зерен или дислокациям. Однако диффузия водорода по короткозамкнутым путям в общем случае вряд ли протекает намного быстрее решеточной диффузии. Возможны также случаи, когда дальний перенос водорода незначителен и процессы, изображенные на рис. 49, непосредственно доставляют достаточное количество водорода. Но в большинстве случаев определенный перенос по рассмотренным механизмам обязательно происходит. Рассмотрим его назначение. [c.130]

Многочисленные опыты подтверждают зависимость диффузии по границам зерен от состава приграничных участков. В серии металлографических исследований (Архаров) показано, что ванадий, титан, ниобий, молибден и бор задерживают диффузию никеля по границам зерен железа, а сурьма ускоряет подвижность атомов серебра вдоль границ меди. Это объяснено сильным разрыхлением кристаллической решетки меди вследствие большого различия кристаллографических структур сурьмы и меди. Подобно сурьме, железо ускоряет диффузию серебра в меди. Характерно, что отмеченное влияние сурьмы наблюдается только при малом содержании примеси. При более высоком содержании она располагается не только по границам, но и во всем объеме зерен, и диффузия серебра также идет в объеме зерна. [c.120]

Впервые метод оценки параметров диффузии по границам зерен был предложен Фишером [102. В модели Фишера (рис. 47) принималось, что граница зерна представляет собой узкую щель [c.121]

Наблюдение деформации алюминия в интервале 200—600° С [376] показало, что ползучесть на границах зерен идет неравномерно и на одних границах она больше, чем на других, что может быть связано с различной ориентировкой зерен по отношению к действующей силе. Как отмечалось ранее (см. гл. П1), методом авторадиографии было показано, что процессы само-диффузии и диффузии по границам зерен протекают неравномерно, что указывает на неоднородное строение самих границ. [c.383]

В работе Кобле использовано соотношение Херринга, но скорость ползучести выражена через коэффициент диффузии по границам зерен Drp [c.385]

Следует иметь в виду, что да ке при не очень высоких температурах механизм скольжения может смениться механизмом диффузионной ползучести в условиях очень длительного воздействия нагрузки, например 100000 ч для элементов реакторов. Показано [404], что диффузионная ползучесть в зависимости от экспериментальных условий может контролироваться объемной или зернограничной диффузией. Условие превалирующей роли диффузии по границам зерен выражается соотношением [c.385]

Следует также учесть сложное изменение скорости диффузии при увеличении размеров зерен в поликристалле. Известна большая диффузионная проницаемость границ зерен (см. гл. 1П), которая ухудшает условия ползучести в мелкозернистом материале. Вместе с тем, согласно [99], скорость диффузии по границам зерен возрастает с укрупнением зерен. Это улучшает условия ползучести мелкозернистого материала. Поэтому если диффузия контролирует ползучесть, то зависимость скорости ползучести от величины зерна должна иметь максимум. [c.398]

На скорость диффузии по границам зерен оказывают значительное влияние взаимная разориентировка зерен и их величина [10]. [c.289]

Многие исследователи считают, что ускорение диффузии по границам зерен имеет место только для элементов, диффундирующих по вакансиям, например хрома. [c.290]

Последнее десятилетие характеризуется всплеском интереса к исследованию поверхности твердых тел и происходящих на ней процессов. Речь идет о поверхностях раздела твердое тело—газ (адсорбция, катализ, атмосферная коррозия, поверхностная диффузия и растекание, адгезионный износ), твердое тело — жидкость (коррозия, жидкометаллическая хрупкость), о внутренних поверхностях раздела в металлах (межкристаллитная внутренняя адсорбция, диффузия по границам зерен и фаз, микролегирование, хрупкость, межкристаллитная коррозия, стабильность композиционных материалов) и о процессах в тонких пленках и на границе раздела пленка—матрица (защитные покрытия, микроэлектроника). Физика поверхностных явлений — это сейчас одна из самых (если не самая) быстро развивающихся областей физики твердого тела. [c.116]

В твердых металлах диффузия может протекать по поверхности, границам зерен и в объеме отдельных зерен. Диффузия по поверхности играет в пайке важное значение. От интенсивности диффузии атомов расплавленного припоя по поверхности основного металла зависит способность их смачивать паяемый металл. Этот вид диффузии идет не только на внешней поверхности твердого металла, но и на внутренних поверхностях дефектов, таких как раковины, поры, рыхлоты и т.п. [21, 22]. Диффузия по границам зерен в десятки и сотни тысяч раз интенсивнее, чем в их объеме. [c.74]

Роль обт емной диффузии увеличивается с повышением температуры. При высоких температурах коэффициент диффузии в объеме зерен практически мало отличается от коэффициента диффузии по границам зерен. [c.74]

Уравнения Фика выведены, исходя из предположения, что среда гомогенна, поэтому при применении их для описания диффузии по границам зерен следует рассматривать только область самой границы. [c.75]

При растворимости взаимодействующих металлов фронт контактного плавления плоский, диффузии по границам зерен и в объеме зерна мало различаются. [c.161]

Металлические сплавы обмениваются с солевой средой ионами всех металлов, входящих в их состав. Если прилегающие друг к другу поверхностные слои металлической и солевой фаз находятся в термодинамическом равновесии, то соотношения активности их компонентов в обеих фазах должны быть равными. Более электроотрицательные компоненты сплавов переходят в расплав в относительно больших количествах. Происходит селективное обеднение ими поверхностного слоя сплава. При этом будет меняться его состав и структура. Скорость селективного удаления более активного компонента сплава определяется скоростью диффузии в твердой металлической фазе. В большинстве случаев лимитирующей является диффузия по границам зерен, а не по их объему. [c.381]

Таким образом, тюмимо того, что в модели допущен ряд упрощений, в ней не учитываются усложняющиеся факторы перекристаллизация, окисла, диффузия по границам зерен, вторичные реакции восстановления Me + Me О, растрескивание пленки окисла, влияние примесей посторонних газов к кислороду и т. п. [c.89]

Наиболее легко дифс1)узня протекает по поверхности и границам зерен, где сосредоточещ) дефекты кристаллического строения (вакансии, дислокации и т. д.). Поэтому энергия активации диффузии по границам зерен (блоков) примерно вдвое меньше, чем в объеме, т. е. при объемной диффузии. [c.28]

Кроме того, может наблюдаться противоположный эффект, т.е. массоперенос титана в материал подложки. Процесс массопереноса элементов покрытия при ионно-плазменном осаждении нитрида титана осуществляется радиационно-стимулированной диффузией и диффузией по границам зерен. При этом скорость диффузии зависит от размеров зерна массоперенос по фаницам более крупных рекристаллизованных зерен протекает в несколько раз медленнее, чем по границам мелких зерен. <1 азовый состав покрытия в зависимости от давления азота изменяется от трехфазного o.-Ti + TiiN + TiN [96] при давлении азота 6,6- 10 Па к двухфазному a-Ti + TiN при давлении азота 6,6 10 -Па и к однофазному при давлении азота 0,2 Па и выше. Количество металлического титана в структуре покрытия падает до нуля с увеличением давления азота при sa 0,5 Па [96]. По данным [c.184]

Уэстбрук и Вуд предлагают следующую модель явления чумы [7]. При низких температурах, когда скорость диффузии кислорода невелика, реакция ограничивается областями, близ-1ШМИ к внешней поверхности. В некотором промежуточном интервале температур кислород быстро диффундирует в образец по границам зерен, в то время как объемная диффузия все еще ограничена. Кислород, находящийся в областях, близких к границам зерен, охрупчивает материал, и внутренние напряжения, возникающие по той или иной причине, разрушают образец по межзерновым границам. При высоких температурах локальное упрочнение снимается не только вследствие того, что скорости диффузии по границам зерен и объемной диффузии становятся сравнимыми, но и потому, что степень упрочнения сама по себе резко изменяется с температурой. [c.291]

При окислении сплавов, легированных кремнием и алюминием, внутреннему окислению подвержены кремний и алюминий. Окислы алюминия концентрируются в более глубоких слоях подокалины. При 115(ЯС наряду с граничной достаточно интенсивно протекает объемная диффузия кислорода, что приводит к образованию окислов алюминия и кремния в зернах металла (рис. 54, /) и значительному обеднению этими элементами слоя подокалины. С понижением температуры объемная диффузия кислорода замедляется, уступая диффузии по границам зерен, которая превалирует при 950°С. При этой температуре в теле зерен образуется небольшое количество окислов, в основном кремния, а окислы алюминия располагаются по границам зерен в виде сетки (рис. 54,//). [c.85]

Во-вторых, остаются невыясненными причины ускоренной диффузии по границам зерен и связи этого ускорения со строением границ, в частности с их дислокационной структурой поскольку для большеугловой границы нет количественной модели. [c.123]

Таким образом, имеется достаточно оснований полагать, что вакансионный механизм образования и роста пор является одним из основных при высокотемпературном разрушении металлических сплавов. Хотя теоретический анализ показывает [18], что для образования зародыша поры критического размера в чистом металле требуется очень большое пересыщение, коагуляция вакансий в действительности уже наблюдается при избытке, равном 1,05. Это объясняется гетерогенным характером образования пустот в процессе диффузии. Сложное влияние оказывают границы зерен, поскольку они могут служить как источником вакансий, так и местом их стока. Кроме того, на границах зерен обычно адсорбируются чужеродные атомы, влияющие на концентрацию вакансий и релаксацию их. Оценки и опыт показывают, что в определенных случаях (порообразование в латуни в условиях вакуума и растягивающих напряжений) процесс порообразования контролирует диффузия по границам зерен [392]. Как отмечали Крюссар и Фридель, потенциальный барьер, возникающий из-за отталкивания между вакансиями, находящимися на близком расстоянии (равном 2—3 межатомных), на границах зерен оказывается меньше или отсутствует вовсе из-за наличия разориентировки. Усиление роли границ зерен в порообразовании под влиянием напряжений связано, по-видимому, с тем, что при высоких температурах пластическая деформация локализуется по границам зерен, где и возникает избыточная концентрация вакансий. [c.411]

При сравнительно высоких температурах, когда механизм ползучести обусловлен диффузией, зависимость скорости ползучести от диаметра зерен становится более явно выраженной скорость ползучести снижается при увеличении размера зерна. При ползучести, рбусловленной диффузией по узлам кристаллической решетки (ползучести Набарро—Херринга), ос ld , а при ползучести, обусловленной диффузией по границам зерен (ползучести Кобла) ос 1/d в последнем случае влияние диаметров проявляется в большей степени. На карте механизмов деформации, показанной на рис. 1.1, линия, разграничивающая дислокационную и диффузионную ползучесть, при уменьшении диаметров зерен смещается в сторону более высоких напряжений [28]. [c.79]

Как показали многочисленные исследования [10], все структурные дефекты вакансии, границы зерен и субграннцы, внешняя поверхность, дислокации и т. д. оказывают влияние на диффузионную подвижность атомов. При химико-термической обработке реализуется как объемная диффузия (в толще каждого зерна), которая дает основной вклад в диффузионный поток, так и диффузия по границам зерен [c.289]

При проведении химико-термической обработки следует также учитывать, чтр гетеродиффузия по границам зереи протекает в среде, отличающейся не толькб по структуре, ио и по составу от тела зерна. Скорость диффузии по границам зерен существенно могут изменить горофильные- легирующие элементы. Изменяя состав твердого раствора в межкристаллитных сочленениях, они могут ускорить или, наоборот, замедлить межкристаллитную диффузию. [c.290]

Большой практический и теоретический интерес представляет влияние дислокаций на процесс гетеродиффузии Сейчас большинство исследователей считает, что по крайи й мере краевые дислокации увеличивают скорость передвижения атомов при самодиффузии и гетеродиффузии атомов замещения. Величина Q для диффузии вдоль краевых дислокаций примерно такая же, как и для диффузии по границам зерен, т. е. около 0,5Q в объеме зерна. [c.291]

Диффузию по границам зерен в виде воеобразных диффузионных клиньев можно наблюдать на примере пайки железа золотом (рис. 54). [c.126]

Напомним, что в уравнениях (1,37)—i(I,40) AZ,/Z,o — величина усадки О —относительная плотность >ь и Оь—соответственно кoэффIIциeвtы объемной диффузии и диффузии по границам- зерен W — величина, равная половине толщины границы между зернами Q —объем вакансии в решетке г—радиус поры / — размер зерна Т — абсолютная температура fe — постоянная Больцмана t — время. [c.62]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...