Поверхностная диффузия ионных кристаллов

При уменьшении объема отдельной поры давление газа, находящегося в ней, возрастает и уравновешивает силы поверхностного натяжения, которые стягивают поры. В этом случае поверхность пор перестает быть источником вакансий и зарастание пор прекращается. Для предотвращения замедления зарастания пор и получения беспористой керамики необходимо уменьшить скорость диффузионных процессов между кристаллами и увеличить скорость диффузии внутри кристалла. При получении прозрачной окисной керамики это делается путем введения добавок, образующих твердый раствор. Эффективность образования твердого раствора повышается, если ионный радиус катиона вводимой добавки близок к 4)азмеру ионного радиуса катиона основного [c.81]

Прежде всего необходимо остановиться на стадии, предшествующей встраиванию атома в кристаллическую решетку металла-основы, которой может являться либо другой металл, либо осаждающийся металл. Перенос иона на подложку может осуществляться двумя путями прямой перенос в вакантное место на поверхности подложки, где ион в результате переноса электрона закрепляется, и перенос на поверхность с последующей поверхностной диффузией к месту роста кристалла или образования зародыша. Во втором случае перенос электрона может произойти при первом контакте иона с поверхностью и тогда он превращается в адсорбированный атом (адатом), или при поверхностной диффузии будет происходить уменьшение координационной сферы иона с одновременным увеличением числа связей с атомами металла подложки и, следовательно, с постепенным переносом заряда. Окончательный перенос заряда произойдет в месте встраивания в кристаллическую решетку. [c.28]

Движущей силой диффузии служит поверхностная энергия пор, генерирующих вакансии свободная энергия уменьшается с уменьшением поверхности, поэтому частицы стремятся уменьшить свою поверхность за счет сглаживания углов и т. п. Это же приводит к тому, что в местах с максимальной кривизной поверхности концентрация вакансий максимальна, поэтому перешейки утолщаются. В ионных кристаллах необходимо движение как катиона, так и аниона, поэтому общая скорость процесса определяется скоростью движения наименее подвижного иона. [c.159]

Крепится на ребре или вершине кристалла. Количество выделяющейся при этом энергии зависит от геометрического положения участка, на котором происходит присоединение нового атома. Кроме того,- величина энергии зависит от типа связи в кристалле, а относительные изменения этой энергии в зависимости от того, к каким элементам поверхности присоединяется атом, могут оказаться совершенно различными для кристаллов с различным типом связи. Так, в ионных кристаллах энергия присоединения больше на выступах, углах и ребрах, так как эти места особо благоприятны для электростатического взаимодействия между ионами противоположного заряда силы отталкивания при этом по сравнению, например, с гладкой поверхностью минимальны. Для кристаллов с ковалентной связью наблюдается обратное соотношение энергия присоединения минимальна на выступах, вершинах и ребрах кристалла, поскольку в этих местах минимально число возможных ковалентных связей. На рост кристалла существенное влияние может оказывать процесс поверхностной диффузии. Наконец, примесные атомы, адсорбируясь на поверхности и мешая перемещению (росту) ступенек, могут существенным образом влиять на рост кристаллов. [c.202]

Практически уже вначале электролиза устанавливают такую силу тока, которая значительно превышает предельный ток диффузии разряжающихся ионов. В некоторых случаях к электролитам добавляют поверхностно-активные органические вещества, которые, адсорбируясь на отдельных местах катода, задерживают рост кристаллов и тем самым увеличивают дисперсность осадка и устойчивость его к окислению [96, 97]. [c.51]

P электроотрицательного компонента из двухфазной эвтектической системы А—В [28, 481. сплавах эвтектического строения эвтектическая колония состоит из двух разветвленных кристаллов чистых компонентов, проросших один в другой. Если концентрация А в несколько раз ниже концентрации В, то в результате селективного растворения А поверхностный слой сплава будет представлять пористую, заполненную электролитом среду, где и происходит массоперенос (см. рис. l.l,d). Когда диаметр пор достаточно мал см), описание СР может быть построено на основе сочетания принципов диффузионной и электрохимической кинетики, т. е. без учета конвективного вклада в массоперенос. При обратимой же ионизации А весь процесс лимитируется только диффузией ионов В + в пористом слое, и в этом случае его скорость может быть выражена уравнениями, подобными уравнению Коттрелла (см, гл. 2). Характерным и отличительным параметром этих уравнений являетх я эффективный коэффициент диффузии D < [c.42]

Прн описании кинетики роста кристаллов было установлено, что атомы, ионы или молекулы, попадающие на поверхность кристалла, обладают высокой поверхностной подвижностью. Это справедливо в равной степени и при адсорбции примесных молекул, которые обычно не остаются на месте встречи, так как обладают большой двухмерной подвижностью. Имеется множество экспериментальных доказательств поверхностной диффузии адсорбированных частиц. Нанрнмер, основой метода декорирования путем напыления в высоком вакууме япля- [c.358]

На основе приведенных данных можно предложить следующую схему образования феррита магния по механизму встречной диффузии катионов Mg +, Ре , Ре . Так как скорость диффузии ионов железа в феррите магния несколько больше, чем в окиси магния, то при взаимодействии монокристалла окиси магния с окисью железа к границе раздела фаз Mg0/Mgpe204 ионов железа поступает больше, чем их отводится в глубь кристалла. Поэтому в локальных микрообластях поверхностного слоя MgO в какой-то момент времени концентрация железа превышает равновесную, и пересыщение снимается эпитаксиальным ростом монокристаллического слоя феррита. В зависимости от времени взаимодействия размер диффузионной зоны окиси магния увеличивается незначительно, и скорость отвода ионов железа от поверхности раздела фаз Mg0/Mgp204 меняется мало. По этой причине достижение критического пересыщения и, следовательно, скорость роста монокристаллического слоя феррита магния определяются диффузией ионов л<елеза и магния через слой шпинели, а не их диффузией в монокристалле окиси магния. [c.7]

Многие экспериментальные результаты, упомянутые в предыдущем параграфе, получены из измерений, проведенных на крупных кристаллах галоидного серебра при повышенных температурах. Можно возразить, что эти результаты не могут быть перенесены на фотографический процесс, протекающий в серебряногалоидных микрокристаллах при комнатной температуре. В связи с этим возникает вопрос, имеется ли существенное различие между диффузией ио нов в серебряногалоидных микрокристаллах, взвешенных в водных растворах при комнатной температуре, и диффузией в крупных кристаллах при значительно более высоких температурах. На возможность такого различия как будто бы указывают результаты опытов Ленджера [14] по изотопному обмену, однако правильность интерпретации его данных в указанном смысле много раз оспаривалась. Многие авторы считают, что галоидные ионы обладают заметной подвижностью в микрокристаллах галоидного серебра только во время перекристаллизации при росте микрокристаллов по Оствальду ). Эти авторы полагают, что обмен ограничивается поверхностными слоями кристаллов и что истинной диффузии с участием вакантных галоидных узлов или парных вакантных узлов не происходит. Тем не менее [c.115]

Как показали П. А. Ребиндер с сотрудниками [29], образующиеся новые поверхности in statu nas endi покрываются адсорбционными слоями поверхностно-активных веществ, например, компонентов смазки, понижающих свободные молекулярные силы, которые возникают на вновь образующихся поверхностях, что и облегчает пластическое деформирование, а при определенных условиях и разрушение металла. При пластической деформации кристаллы дробятся вдоль границ между зернами, облегчается диффузия примесей особенно активно ведет себя кислород, который адсорбируется по поверхности зерен в виде отрицательных ионов. По Мотту, процесс окисления обусловлен существованием двойного электрического слоя на поверхности раздела окисел — металл. [c.24]

Появление слоев с постоянным радиоактивным излучением, а также более крутой наклон линий нроникновения серы в глубь поверхностных слоев к оси абсцисс (рис. 34) у бронзовых образцов по сравнению с чугунными, стальными и баббитовыми, очевидно, следует объяснить сложностью структуры решетки Си5, при образовании которой часть меди образует ионы Си +, окруженные спаренными ионами Последние увеличивают размеры молекулы сульфида меди, что, наряду со сравнительно небольшим ионным радиусом меди (табл. 6), замедляет диффузию сульфидов в поверхностные слои бронзовых образцов. Кроме того, например в свинцовистой бронзе, свинец располагается в массе меди в виде отдельных включений между тонкими дендритами меди и этим также затрудняет диффузию серы по границам кристаллов. [c.100]

Скорость протекания всего процесса в целом определяется стадией, сопровождающейся наибольшим торможением, причинами которого могут быть замедленный перенос разряжающихся ионов к катоду, т. е. концентрационное перенапряжение (1-я стадия) замедленный разряд ионов, который обусловлен трудностью переноса заряда через двойной электрический слой и изменением физико-химического и энергетического состояния ионов (дегидратация, десольватация, распад комплексных ионов и др.), т. е. электрохимическое перенапряжение (2-я стадия) трудности, связанные с построением кристаллической решетки (замедленная диффузия ад-ато-мов или ад-ионов по поверхности катода к местам роста кристаллов, затруднения при внедрении атомов в кристаллическую решетку или при образовании двух- или трехмерных кристаллических зародышей), т. е. кристаллизационное перенапряжение (3-я стадия). Значения кристаллизационного перенапряжения сравнительно невелики и зависят от природы металла 1 состояния поверхности катода, которое во время электролиза меняется в результате адсорбции посторонних ионов и молекул органических веществ. Для многих металлов (5п, РЬ, Ag, Нд, Сс1 и др.), имеющих сравнительно большие токи обмена, кристаллизационное перенапряжение составляет всего лишь несколько милливольт и возникает, когда электрохимическое перенапряжение при выделении этих металлов очень мало, например, при электролизе растворов простых солей этих металлов в отсутствие поверхностно-активных добавок. [c.26]

Явления Д. в твердых телах имеют огромное значение в молекулярной физике и технологии металлов и тесно связаны с наблюдаемыми в них молекулярными процессами (установление термодинамич. равновесий в твердых растворах при кристаллизации, рекристаллизация, возможная адсорбция одного из компонентов сплава на внутренних или внешних поверхностях раздела). Сварка и спайка металлов в известной степени связана с Д. На Д. углерода в сталь основан процесс lfe-ментации (см.) — поверхностного науглероживания (железных или стальных) изделий, т. е. повышения содержания углерода в наружном слое, напр, деталей машин, инструментов (обычно до 0,9%), что позволяет после закалки создать изделия с твердым наружным слоем и мягкой, вязкой сердцевиной. Все большее значение приобретает цементация железа и стали другими металлами алюминием (калоризатц1Я, или алитирование), хромом (хромизация), вольфрамом, кремнием, бором, цинком. Все ати процессы основаны на Д. соответствующего данного вещества — металла — в железо. Сюда же относится и азотирование (азотизация), связанное с (отчасти химической) окклюзией азота наружным слоем железа и последующей Д. в металле. Азотирование ведет к весьма сильному повышению твердости наружного слоя. Обратный процесс обезуглероживания (при производстве ковкого чугуна) — обратная цементация — такн е основан на Д. С диффузией в твердых телах тесно связан вопрос о подвижности ионов в кристаллах и аморфных телах (стеклах) при электролитич. переносе. Д. в кристаллич. решетке зависит от направления и резко возрастает с темп-рой. [c.461]

Одним из методов определения зарядового состояния быстро диффундирующих примесных ионов является наблюдение их дрейфа в электрическом поле. Впервые такой эксперимент был проведен на литии в германии. Суть его состоит в следующем (рис. 8.8). Диффундирующая примесь наносится на поверхность германия р-типа проводимости кратковременным вплавлением ее в поверхностный слой. При этом реализуется случай точечного источника с неограниченным запасом примесных атомов — капля, вплавленная в кристалл и имеющая радиус много меньщий характерных расстояний диффузии. Далее образец прогревается при заданной температуре Т время для формирования четкого фронта диффузии, представляющего собой полусферу радиуса г. Затем образец охлаждается до комнатной температуры, а исходный источник примеси удаляется щлифовкой и специальным травлением. После травления на поверхности образца остается лунка, концентрично с которой находится диффузионная область, обогащенная литием, которая имеет проводимость я-типа. Затем определяется положение р —я-перехода, располагающегося на поверхности полусферы радиуса гу, с которой в дальнейшем пойдет диффузия. Граница р —я-перехода выявляется, например, химическим окращиванием в специальном красителе или электрическим осаждением титаната бария. Затем образец помещается в постоянное электрическое поле (напряженностью 1-10 В/см), а диффузию проводят при той же температуре Т, что и первый раз. Ток, который пропускается через образец (1-10 А), одновременно используется для его нагрева. Ввиду отсутствия источника дальнейшая диффузия примеси происходит аналогично рассмотренному выше случаю диффузии из ограниченного источника (уравнение (8.19)), то есть радиус полусферы увеличивается за счет обеднения областей прилегающих к бывшему источнику. Одновременно все диффундирующие ионы в соответствии со своим знаком заряда ц будут дрейфовать в электрическом поле со скоростью Удр. = Е, где /1 — эффективная подвижность ионов, связанная с их коэффициентом диффузии соотношением Эйнштейна /х = q/kT)D. Таким образом, центр полусферы после соответствующего прогрева переместится в новое [c.304]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...