Диффузия, константы энергия активации

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 пределах границ иных температурно-силовых областей службы металла возможно увеличение вклада диффузионных и других механизмов разрушения, что влияет на величину энергии активации и, самое главное, затрудняет точную количественную оценку. Даже в случае ведущей роли диффузионных процессов не ясно, какую физическую константу материала принимать за энергию активации разрушения, так как на скорость процессов диффузии в матрице могут влиять легирующие элементы. [c.121]

Полученное уравнение представляет собой логарифмический закон роста пленки по времени. При низких температурах логарифмический закон обычно сохраняется, так как константы скорости реакций в твердой фазе очень малы и процессы диффузии не лимитируют развитие химических реакций. При высоких температурах увеличивается кристаллическая неупорядоченность поверхностных слоев, резко возрастает скорость диффузии и количество поступающих атомов кислорода, а скорость химических реакций возрастает еще больше, так как энергия активации химической реакции выше, чем энергия активации диффузионных процессов (Л > Q) [c.24]

Возможность коррозионного разрушения накладывает серьезные ограничения на выбор материалов активной зоны, температуры теплоносителя и длительность эксплуатации установки в целом. Так как все коррозионные реакции контролируются термически активируемым процессом, например диффузией, скорость, коррозии экспоненциально увеличивается с температурой до тех пор, пока энергия активации является константой, а тип химических реакций не изменяется. Это обычно налагает довольно существенное ограничение на рабочую температуру. [c.29]

В табл. 1 по данным различных авторов приведены основные константы диффузия в а- и 7-железе водорода, азота, углерода и бора. Как видно из табл. 1, чем меньше размер атома, тем меньше деформация решетки же.теза, необходимая для осуществления перескока атома из одного междоузлия в соседнее, а следовательно, ниже энергия активации и выше коэффициент диффузии. Энергия активации атомов внедрения линейно зависит от их атомного радиуса [29]. [c.285]

В общем диффузионные константы ведут себя, как константы вязкости, немного изменяясь с изменением состава в системах с твердыми растворами и проявляя аномальное поведение в некоторых сплавах эвтектического строения. Коэффициенты диффузии малы и энергии активации высоки в таких системах, как система Hg— Т1, которая содержит соединения, потому что, как q и величины D в Ео тесно связаны с межатомными потенциалами. [c.93]

Данные работы [2] подтверждают уже известный факт отсутствия в данной системе промежуточных соединений. Однако, основываясь на данных изменения значений энергии активации диффузии, автор работы [3] предположил возможность существования промежуточных фаз при 25 и 60% (ат.) Nb. Тот же автор, по данным измерения константы Холла [4], предположил промежуточные фазы при 16,7 50 и 66,7% (ат.) Nb. Указанные предположения мало обоснованы и противоречат более прямым экспериментальным данным. Сообщения об области существования метастабильной переходной фазы, предшествующей превращению P Ti в (а + Р), в сплавах, богатых Ti, содержатся в работе [5]. [c.240]

Все перечисленные в табл. 2 энергетические показатели для меди и трех других металлов не являются абсолютными константами и могут иметь колебания в ту и другую сторону в зависимости от чистоты металла и, самое существенное, скоростей деформации и нагрева. Особенно непостоянны энергетические показатели для контактных поверхностей, так как в этом случае может играть существенную роль способ обработки поверхности и степень ее загрязненности оксидными и адсорбционными наслоениями. По этим причинам для расчетной практики приведенные выше энергетические показатели следует брать только как весьма приближенные, поскольку все они (в том числе и энергия активации само-диффузии) получены для внутренних слоев макроскопических масс металла. [c.75]

Однако, как отмечалось в 9, существуют фазы внедрения (например, гидриды редкоземельных металлов), в которых внедренные атомы располагаются как на октаэдрических, так и на тетраэдрических междоузлиях. Поэтому представляет интерес рассмотреть диффузию внедренных атомов в том случае, когда диффузионный путь атома проходит через ряд чередующихся октаэдрических и тетраэдрических междоузлшг, в которых эти атомы имеют различную потенциальную энергию. Задача определения коэффициента диффузии атомов С в таком случае интересна в том отношении, что эти атомы при своем диффузионном перемещении должны преодолевать потенциальные барьеры различной высоты, а не одинаковой, как при диффузии по однотипным междоузлиям, в связи с чем процесс диффузии уже не может быть охарактеризован единой энергетической константой — энергией активации ). [c.253]

Убедительное экспериментальное доказательство вакансиои-иого механизма диффузии даио сравнением энергии активации самодиффузии меченых атомов в чистых металлах и суммы энергий образования и миграции вакансий в этих же системах. Из теории следует, что, так как прн диффузии меченых атомов в чистом металле корреляционный множитель константа, энергия активации должна быть равна сумме энергий образования и миграции вакансий. Эту энергию можио определить по тан-тенеу угла наклона графика зависимости от /Т, построенного по экспериментальным данным. Наиболее надежные значения энергии образования вакансий получены в экспериментах по объемному расширению, выполненных Симмонсом и Бал-луффи (табл. 3.1). Такая же информация может быть получена [c.99]

ПО объему кристаллического зерна путем замены одного атома в кристаллической решетке другим, но этот путь требует очень высоких энергий активаций, соизмеримых с энергией кристаллической решетки. Например, торий диффундирует в вольфраме объемно, требуя энергии активации 502 кДж/моль. Если диффузия идет по границам зерен, где имеется много нарушений кристаллической структуры — вакансий и дислокаций, то энергия активации составляет 393,5 кДж/моль. При поверхностной диффузии тория по вольфраму энергия активации составляет всего 278 кДж/моль (торирование вольфрама). Соответственно резко изменяются коэффициенты диффузии, так как уравнение для коэффициента диффузии аналогично уравнению константы скорости химической реакции в зависимости от температуры [c.299]

Влияние температуры на интенсивность коррозии металла связано с характером температурной зависимости константы скорости химической реакции и коэффициента диффузии. Эти обе величины подчиняются экспоненциальным законам, подобным закону Аррениуса. Такая закономерность по молекулярно-кинетнче-ской теории вещества выражает зависимость относительного количества частиц от температуры, обладающих энергией выше некоторого порогового значения (энергия активации). Названная закономерность выражается зависимостью коэффициента Ах в формуле (2.21) от температуры следующим образом [c.61]

Зависимость константы скорости реакции k от температуры подчиняется уравнению Аррениуса А=Лехр(—QjRT), где Л и Q — постоянные величины. Поскольку константа скорости диффузии пропорциональна а не xjt -lS как константа скорости реакции, энергия активации диффузии оказывается в 2 раза больше величины Q. Постоянную Q часто называют кажущейся энергией активации. Это различие подробно обсуждалось Рэтлиффом и Пауэллом [35], и неучет его может привести к путанице при сравнении данных. [c.107]

Было установлено, что рост реакционной зоны следует параболическому закону, т. е. скорость реакции лимитируется диффузией. Подсчитанные по этим данным константы скорости реакции подчиняются уравнению Аррениуса. Окись алюминия быстрее взаимодействует со сплавом, чем с нелегированным титаном. Это, видимо, объясняется тем, что в первом случае в матрице присутствует алюминий и достаточен меньший его перенос из волокна для образования фазы TiaAl. Величины энергии активации реакции окиси алюминия со сплавом и нелегированным титаном составляют соответственно 211 и 216 кДж/моль. Треослер и Мур отмечают, что указанные величины энергии активации соответствуют процессу, скорость которого лимитируется диффузией алюминия через ннтерметаллидную фазу, образующуюся на границе волокна и матрицы. [c.124]

Символы А — энергия активации, исходная газообразная химическая компонента В —химическая компонента в виде твердой фазы С — газообразный продукт реакции Ср — теплоемкость при постоянном давлении D —коэффициент диффузии / — безразмерная функция (уравнение (6)) i — э нтальпия /С — константа равновесия —весовая доля газа в смеси k — безразмерная концентрация компоненты газа (уравнение (9)) Le — критерий Льюиса е — компонента твердой фазы т — молекулярный вес т—параметр уноса вещества (уравнение (23)) п — порядок реакции Рг — критерий Прандтля — универсальная газовая постоянная Re = — критерий Рейнольдса /- — теплота реакции [c.308]

В двигателе Стирлинга давление вне трубки мало по сравнению с внутренним давлением, и им можно пренебречь. Параметры Ко и Do — это константы растворимости и диффузии, которые можно найти с помощью законов Зиверта и Фика [42], AHs — скрытая теплота растворения, а Еа — энергия активации процесса самодиффузии. Таким образом, можно видеть, что скорость просачивания водорода сквозь твердый материал зависит от многих факторов. Давление и температура являются рабочими параметрами и определяют рабочие характеристики двигателя, поэтому их изменение с целью облегчения проблемы диффузии может и не улучщить конечных результатов. Аналогичным образом изменение площади поверхности трубки или ее толщины может противоречить теплопрочностным требованиям. Следовательно, лищь физические характеристики материала — коэффициент растворимости К и коэффициент диффузии D — являются теми двумя параметрами, которые можно изменять с наименьшими ограничениями. Однако значения этих двух коэффициентов практически неизвестны для материалов, исполь- [c.264]

Параболический закон роста толщины окислов обычно устанавливается для всех металлов при температурах выше некоторого предела. Этот процесс активируется подводом тепла, и его конСтшг-та скорости /С равна /Собхр —(Q// T)], где<2 — энергия активации процесса диффузии, R — газовая постоянная, Т — абсолютная температура и — постоянная. Изменение константы скорости в зависимости от температуры для железа [П], для которого характерен параболический закон окисления в интервале температур 250—1000° С, представлено на фиг. 5. [c.22]

Реакции продолжения цепи. Скорость реакции (2) значительно выше скорости реакции (3), и образование пероксидного радикала с заметной скоростью происходит уже при температурах, несколько выше температуры жидЕ ого азота. Образование пероксилного радикала в по-лйме1)ах при температурах —180. .. —90 °С описывается ступенчатой кинетикой, связанной с постепенным размораживанием подвижности макромолекул. При температурах выше комнатной реакция (2) лимитируется диффузией кислорода к макрорадикалу полимера, и оценка константы k- в полипропилене при температуре 25 °С дает значения 5,7.10 моль/(кг.с) с эффективной энергией активации реакции 48 кДж/моль. Значения констант скоростей приведены в табл. 33.1 [3]. [c.251]

Пригодность материалов для работы в условиях взаимного контакта называют совместимостью. При хорошей совместимости изменение свойств материалов вследствие контакта со средами должно происходить в заданных пределах в течение установленного срока. Для подтверждения совместимости проводят комплекс физико-механических (на набухание, прочность, твердость, морозостойкость и др.), специальных (на трение, термостарение и т. д.) и натурных испытаний. Совместимость оценивают качественно (по трех-, четырех-, пяти- и десятибалльной системам) либо количественно (по кинетическим константам протекания процесса — энергии активации, константам скорости химических реакций, параметрам диффузии). Несмотря на прин- [c.197]

В случае ползучести, контролируемой диффузией и происходящей путем переползания дислокаций, я=3, а в случае диффузионной ползучести, происходящей в результате массопереноса (гл. 7), л = 1. В обоих случаях АО —это свободная энергия активации диффузии самцх малоподвижных частиц. Как мы увидим ниже, на основе упругих моделей вакансий также можно получить, выражение для активационного объема через зависимость от давления упругих констант. [c.181]

Поскольку свободная энергия активации диффузии не всегда известна, интересно получить зависимость ДУ от Р, выраженную только через упругие константы и их производные по давлению. О Коннелл [264] принял, что активационный объем диффузии приблизительно равен объему образования вакансии, и представил вакансию как полость в твердом теле, нахО к дящемся под давлением, для которой можно ввести эффектив- г ный модуль сжатия 5с = (4/9) 5. Процедура, которую применил О Коннелл, эквивалентна разложению модуля сжатия по- 1 лости в ряд с сохранением членов до первого порядка по Р [c.186]

Здесь 1>1=га2ехр (—Е /кТ)- - константа диффузии одиночных вакансий />2= 1/8у2а%хр (—— константа диффузии дивакансий Й и Efv—энергия активации миграции моновакансий и дивакансий VI и V2 — частота колебаний атома вблизи одиночной вакансии и частота колебаний одного из ближайших к дивакансии атомов. Кроме того, [c.28]

Дривнайкс исследовал константы скорости окисления при параболическом законе для различных металлов при 0,6 где —температура плавления в абсолютной шкале. Грубые значения, кажется, имеют малое отношение к другим свойствам металлов, но он пытается вычислить некоторые сниженные скорости диффузии. Автор представляет себе объем одного моля окисла в виде куба, помещенного на поверхности металла, так что N металлических ионов могут двигаться по путям, каждый длиной jV иона. Он вычисляет скорость диффузии г, относящуюся к равному числу путей и скачков и затем делит г на Fq — свободную энергию образования окисла, получая таким образом г — скорость ди узии для единицы движущей силы. Значения г теперь начинают показывать степень непрерывности. Для двухвалентных окислов с одинаковым типом решетки г повышается, с уменьшением размера катиона, в то время как в трехвалентных и четырехвалентных окислах г повышается с увеличением размера катиона. Найдено, что значения log г уменьшаются почти по прямой линии, когда они нанесены против AF /RT, где AF является свободной энергией активации. Значения log г изменяются от 7,7 до 11,7, определяя скорости диффузии, которая изменяется на четыре порядка. Различные другие аспекты этой проблемы обсуждаются в статье, которая заслуживает изучения [50]. [c.784]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...