Диффузия атом-ионная

Рис. 2.3. Режимы диффузии в ионных кристаллах. 1 — Собственная область (тепловые вакансии), АН= Н 12+АНт Я — примесная область (вакансии,-компенсирующие заряд), ДЯ ДЯт Я/ —ассоциативная область (пары атом примеси —вакансия ), ДЯ=ДЯь/2+ДЯт.

В твердых растворах внедрения процесс диффузии облегчается тем, что не требуется вывода атома (иона) растворителя в иррегулярное положение, и поэтому энергия активации меньше, чем при образовании твердых растворов замещения. 1-[апример, при диффузии углерода в 7-железе Q 30 ккал/г-атом. В случае диффузии металлов в 7-железе (растворы замещения) Q 60 ккал/г-атом. Коэффициенты диффузии в этих двух случаях различаются в тысячи и десятки тысяч раз. Так, для стали с 0,2% С при 1100°С коэффициент D = 6-10 для диффузии углерода и D = 6-10- для диффузии молибдена. [c.322]

Зависимость коррозии железа в смеси N2-+- Н23 от времени при 450 °С имеет затухающий характер (табл, 5.1). С ростом температуры эта зависимость приближается к линейной и при 500—760 °С и достаточно высоком (1 ат) давлении сероводорода выражается прямой. Пленки РеЗ при возрастании температуры постепенно превращаются в пористые слои, не представляющие барьера для сероводорода, Вследствие этого окончательно исчезает контролирующая роль диффузии ионов железа через сульфид и кинетика коррозии начинает определяться скоростью реакции железа с сероводородом. [c.133]

Взаимодействие ион—атом. Среди взаимодействий ион—атом особое значение для кинетических свойств ионизованных газов имеют взаимодействия ионов с атомами собственного газа, так как в этом случае происходит резонансная перезарядка, эффективное сечение которой для многих веществ во много раз превосходит сечение атом—атом. Вопросу определения эффективного сечения диффузии на основе данных по резонансной перезарядке посвящена статья [12]. Эффективные сечения и требующиеся в расчете кинетических коэффициентов ионизованного воздуха, определялись по методу, предложенному в этой статье. [c.354]

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]

При образовании твердых растворов внедрения процесс диффузии облегчается тем, что не требуется вывод атома (иона) растворителя в иррегулярное положение, и поэтому энергия активации меньше, чем при образовании твердых растворов замещения. Например, при диффузии углерода в у Железе образуется твердый раствор внедрения и Q гг 134 кдж/Г-ат. [c.235]

Раковины у основания пленки. Более существенным, чем деформации, возникающие при движении катионов наружу, является возможность образования раковин у основания пленки. Где бы ни перешел атом в окисную пленку в виде иона, позади остается вакансия. Вакансии могут диффундировать через металл так же хорошо, как через окисел, и могут соединяться одна с другой. Поэтому, вместо огромного числа вакансий атомного размера, рассеянных на границе металл—окисел, может иногда образоваться небольшое число пустот, достаточно больших, чтобы быть видимыми под микроскопом. Образование таких пустот может быть объяснено только диффузией вакансий. [c.50]

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]

Согласно Герни и Мотту, поглощение кванта света приводит к освобождению электронов и положительной дырки. Электрон захватывается далее поверхностным центром светочувствительности, обычно частицей серебра или сернистого серебра, а положительная дырка диффундирует (вероятно, с несколько меньщей скоростью чем электрон) к поверхности микрокристалла, откуда она выделяется в виде атома брома. Этими процессами заканчивается электронная стадия. Вторая стадия включает диффузию междуузельных ионов серебра к отрицательно заряженному центру светочувствительности, на котором ион соединяется с электроном, образуя атом серебра и увеличивая тем самым размер этого центра. Повторение подобных процессов приводит к росту центра светочувствительности до размеров центра проявления. Существование двух стадий образования скрытого изображения, постулированное Герни и Моттом, подтверждено многочисленными исследованиями и прочно установлено. [c.110]

Подробно механизм обес-цинкования удовлетворительно еще не описан. Предполагается, что или преимущественно растворяется цинк, оставляя пористую медь, или же растворяется сплав, а затем обратно осаждается медь. Имеются доказательства правильности обоих механизмов в разных случаях. Некоторые исследователи считают, что атомы цинка не могут диффундировать из внутренних областей к поверхности и что, следовательно, избирательная коррозия возможна только в начальной стадии. С другой стороны, доказательством избирательного растворения, независимого от толщины сечения металла, являются остаточные двойниковые полосы, видимые в совершенно обесцинкованной латуни [8]. Маловероятно, чтобы ионы меди осаждались обратно с точно такой же ориентировкой, как в сплаве, образуя в то же время пористый осадок. Аналогично этому сплавы золота с серебром разделяются в концентрированной азотной кислоте по всей толщине сплава, а не только на поверхности. Пористый остаток золота, вероятно, является следствием избирательной диффузии ато.мов серебра в решетке сплава, в которой имеется недостаток атомов серебра. То же может происходить в сплавах Си—2п, в которых атомы 2п диффундируют преимущественно. Такие элементы, как Аз, 5Ь или Р, могут мешать диффузии из-за блокирования или адсорбции в каналах, которые пронизывают сплав, однако механизм из влияния не установлен. [c.270]

ДЫХ тел, особенно если размеры диффундирующих атомов малы, а решетка кристалла содержит пустоты достаточного размера. Разновидностью описанного механизма является так называемая диссоциативная диффузия. В этом случае атом (ион) примеси мигрирует из узла решетки через. междоузлие. По такому механизму происходит диффузия примесей в ряде веществ, например диффузия меди в решетке германия медь может входить как в нормальные узлы решетки германия, так и в междоузлия в соответстйии с равновесным распределением при данной температуре. Несмотря на малую концентрацию атомов в междоузлиях диффузия этих атомов может быть преобладающей вследствие большой их подвижности. [c.109]

Отрицательное действие хрома а окалиностойкость никеля сохраняется только при содержании до 6% (ат.) Сг (минимум окалиностойкости) (17, 18]. Окалиностойкость сплавов N1 — Сг повышается с увеличением содержания хрома почти до предельного содержания его в никелевом твердом растворе [19]. Это повышение окалиностойкости при содержании хро1ма более 6% (ат.) обусловлено появлением в окисной пленке фазы со структурой шпинели К1Сгг04 [20], через которую замедляется диффузия ионов никеля [21]. Основываясь на результатах -работ [22, 23], Хауффе считает, что стойкость против окисления сплавов N1 — Сг связана. именно с образованием шпинели М1(1 г204, а не с образованием чистой фазы СггОз, так как последняя быстро испаряется при температуре выше 1000° [21, 23, 24]. [c.99]

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]

Отметим, что в отсутствие поля матрицы Лг, Лз, Я и Г имеют такой же вид, как матрицы, приведенные в гл. 3 при вычислении коэффициента диффузии индекс О при каждой из Ю/ указывает на отсутствие поля учитывает реакцию атома, совершающего прыжок на приложенное поле. Влияние поля иа частоты прыжков может быть различным, поэтому предполагаем, что сила действует на атом, совершающий прыжок с частотой г 1. Тогда, как упоминалось ранее, — р1Ь12кТ. Для электрического поля сила, действующая при прыжке на атом примеси, сть дгЕ, где дг — заряд иоиа примеси и Е — напряженность поля. При прыжках атомов растворителя сила равна дзЕ, где —заряд иона растворителя. Таким образом, для электрического поля г=ЧйЕЫ2кТ и =двЕЬ12кТ при 1Ф2. [c.124]

Диффузию примесей второй группы можно трактовать как междо-узельную. С этим полностью согласуются экспериментальные данные по Ы. Он образует с германием твердый раствор внедрения и в кристаллической решетке является донором, создающим электронные уровни, расположенные на 0.01 эВ ниже дна зоны проводимости. Действительно, Ы имеет наименьший по сравнению с другими элементами ионный радиус гц+ = 0.68 А, поэтому ионизованный атом Ы+ может свободно перемещаться по междоузлиям решетки Ое. Относительно других глубоких примесей второй группы (Си, N1, Ре, Аи и т.д.) вопрос о междоузель-ном механизме диффузии не столь очевиден. Эти примеси являются, как правило, акцепторами в Ое, а такой характер их электрической активности возможен только в том случае, когда эти примеси расположены в узлах решетки. Предположение о их междоузельной диффузии может быть подтверждено лишь в том случае, если будет экспериментально доказано, что диффундируют они не в виде ионизованных акцепторов А , а в виде ионизованных доноров В+. Для этого необходимо определить зарядовое состояние диффундирующих примесных ионов. [c.303]

Другой механизм диффузии, также зависящий от наличия дефектов, предусматривает участие вакансий (см. рис. 49, в). Атом, занимаюш,ий нормальный узел решетки, может перейти в соседнюю вакансию, т. е. вакансия и узел могут поменяться местами. Последовательное осуществление таких переходов приведет к смещению вакансий на значительные расстояния и соответственно перемещению атомов решетки в противоположном направлении. По указанному механизму могут диффундировать как примесные, так и собственные атомы решетки, но атом примеси может переместиться лишь в том случае, когда близко от него окажется вакансия. Вероятность перехода примесных и собственных атомов (ионов) в общем случае различна вследствие различия в силах химических связей, поэтому коэффициенты диффузии примесных и собственных атомов также различны. [c.109]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...