Диффузия реакционная, механизм

Результат диффузии может быть описан более строго, чем ее механизм. В случае высокоактивных матрично-изолированных частиц диффузия в очень большой степени способствует протеканию реакций между ними. В этих реакциях полезно выделить две стадии, которые во многих случаях можно экспериментально наблюдать отдельно. Первым результатом сближения двух молекул в процессе диффузии является образование слабо связанных агрегат , в которых молекулы в основном сохраняют свои спектроскопические характеристики, испытывая лишь большее или меньшее влияние соседей. Этот тип взаимодействия не зависит от реакционной способности молекул, и можно полагать, что по своей природе это не химическая реакция. Вторая стадия в процессах диффузии может наблюдаться только, если молекулы химически достаточно активны. В этом случае происходит химическая реакция с образованием димера или другого нового [c.26]

При переходе к металлам с большим статистическим весом -конфигураций (ниобию, танталу, молибдену, вольфраму) с соответственно меньшей акцепторной способностью энергии активации диффузии неметаллов в эти металлы закономерно возрастают вследствие меньших шансов на прием атомами металлов электронов атомов неметаллов возможно также, что это связано с возбуждением электронов атомов металлов, как это вытекает из указанных выше опытных данных П. В. Гельда с сотрудниками [26]. В этом случае следует предположить обратный вышеизложенному механизм элементарного акта диффузии — преимущественное перемещение атомов неметалла в решетке металла. Эта точка зрения тем более вероятна, что энергия активации при реакционной диффузии возрастает с ростом статистического веса -состояний переходного металла, т. е. с ростом трудности возбуждения этих состояний на любые акты передачи электронов, в том числе для достройки электронных конфигураций атомов неметаллов. Так как атомы бора могут образовывать стабильные электронные конфигурации за счет взаимодействия друг с другом, то участие в этом атомов металлов должно быть более ограниченным, чем в случае реакционной диффузии в последние атомов углерода, что, по-видимому, обусловливает большую скорость реакционной диффузии углерода в переходные металлы по сравнению с бором, т. е. большую скорость карбидизации по сравнению с борированием. [c.13]

Представления о механизме и о кинетике процессов реакционной диффузии, в частности высокотемпературного окисления металлов, обычно строятся на основе элементарного акта, состоящего в переходе атома из одного состояния в другое через разделяющий их энергетический барьер, причем каждый отдельный атом совершает этот элементарный акт, так сказать, в индивидуальном порядке, независимо от свершений аналогичного акта другими атомами. [c.5]

Рассмотрим теперь механизм формирования процесса реакционной диффузии из сочетания элементарных актов в случае, когда эти акты имеют одноатомный, индивидуальный характер, и как изменяется этот механизм формирования в случае коллективности участия атомов в элементарных актах. [c.6]

Все эти обстоятельства требуют внесения существенных изменений в картину механизма реакционной диффузии в этих случаях. Прежде всего, чтобы представить возможность первоочередного образования как низшего, так и высшего окислов, нужно уточнить представление о фазовой природе слоя адсорбции для процесса реакционной диффузии. [c.7]

Кинетику и механизм диффузии при пайке наглядно можно проследить при образовании контактно-реакционного спая. В этом случае процесс пайки начинается с диффузии между соединяемыми металлами в твердой фазе нри отсутствии расплава припоя в соединительном зазоре. Диффундирующие атомы металлов сосредотачиваются в диффузионной зоне, при этом накапливание их (например, атомов [c.100]

Для защиты металлов и сплавов от высокотемпературного окисления применяют диффузионные слои интерметаллических соединений или силицидов, получаемых на поверхности изделий методами химико-термической обработки (ХТО). Создание жаростойких покрытий с заданным фазовым составом и прогнозируемыми свойствами невозможно без анализа механизма и кинетики основного структурообразовательного процесса при ХТО — реакционной диффузии, т. е. диффузионного массопереноса с твердофазными превращениями. В работе [1] нами исследовано влияние кинетики фазового превращения на рост интерметаллидов в диффузионной зоне и дано объяснение экспериментально наблюдаемому линейному закону роста фаз в ряде бинарных систем. [c.18]

Исследование способов, позволяющих замедлить рост зоны взаимодействия, является очень важным аспектом проблемы разработки практически ценных композитов. Как указывалось выше, матрицы, представляющие иаибольший практический интерес, обычно более реакционноспособны, чем матрицы, на примере которых демонстрировали справедливость теорий композитов. Проблема дополнительно осложняется тем обстоятельством, что композиты с металлической матрицей особенно нужны для эксплуатации при повышенных температурах. Исследование кинетики диффузионных процессов и выяснение механизмов диффузии являются основными условиями для построения строгой теории поверхностей раздела и для решения с ее помощью проблемы получения требуемых характеристик поверхности раздела. Исследование процессов и механизмов диффузии необходимо проводить применительно к той области толщин реакционной зоны, которая характерна для практически ценных композитов часто это означает, что объектом исследования должны стать зоны толщиной менее 1 мкм. Рост реакционной зоны, особенно в характерных для композита условиях стеснения, нередко приводит к изменению механизма диффузии. Рэтлифф и Пауэлл [30], например, наблюдали изменение механизма диффузии при взаимодействии между титановыми сплавами и карбидом кремния при толщине зоны 10 мкм и связали его с появлением новых продуктов реакции. Хотя столь большая толщина находится за пределами интересующей нас области, эти данные подтверждают изменение механизма диффузии на поздних стадиях роста реакционной зоны. Впрочем, могут иметь место и более тонкие изменения, обусловленные увеличением концентрации вакансий. [c.29]

В последние годы сделаны попытки математического моделирования процесса окисления [ 14, 15]. Однако все теории пока непригодны к многокомпонентным сплавам и поэтому не будем останавливаться на них подробнее. Разработка количественной теории даже для двойного сплава чрезвычайно сложна, если оба компонента могут в условиях эксперимента образовывать устойчивее окислы. Описать механизм окисления такого сплава очень трудао вследствие того, что он обусловлен большим числом переменных факторов, определяющих скорость протекания процесса. К таким факторам относятся скорости диффузии реагентов в метйлле и окисле, взаимодействие окислов (взаимное растворение, образование химических соединений), вторичные реакции окисленм-вос-становления, частичная возгонка окислов, растворение кислорода и азота в металле, внутреннее окисление, обеднение подокалины легирующими элементами, порообразование в подокисном слое и др. К этому следует добавить недостаточность информации о взаимной растворимости окислов, о возможной степени дефектности реальных окислов, о закономерностях взаимодействия металла с окалиной, о характере миграций катионов и анионов в процессе реакционной диффузии и т.д. [c.12]

ЭТОЙ точки зрения можно сослаться на работу Рэтлифа и Пауэла [21], в которой наблюдалось резкое изменение механизма диффузии для системы титан — карбид кремния при толщине реакционной зоны 100 ООО А. Толщину реакционной зоны измеряли методом оптической металлографии на косых и поперечных шлифах, в некоторых случаях использовали электронную микроскопию. На рис. 10 показаны результаты данного исследования для нелегированных титановых матриц. Константу скорости реакции определяли но толщине х и времени t, используя соотношение x k /t. [c.295]

Технологические особенности процесса формирования си-лицидных покрытий и механизм их роста. Как показали исследования процесса диффузионного насыщения кремнием поверхности металла, рост силицидных слоев происходит путем преимущественной реакционной диффузии кремния сквозь образующиеся поверхностные слои. Для системы W—Si это показано в работах [90—92], для системы Мо—Si и Та—Si— в работах [89, 92, 93]. [c.235]

При образовании и росте диффузионных покрытий из паровой фазы концентрация диффундирующего элемента на поверхности детали часто остается ниже 100%, т. е. пар не достигает состояния насыщения. В таких случаях применение термина конденсация пара неправомерно. Для процессов непосредственного химического взаимодействия реакционной газовой среды с твердой поверхностью непригоден и термин осаждение . Суть таких явлений более точно передает термин сорбция . Сорбция разделяется на две последовательные стадии — адсорбцию хемосорбцию) и абсорбцию. Сначала атомы физически или химически адсорбируются поверхностью, затем происходит взаимовстречная диффузия атомов адсорбата и субстрата, в результате чего в поверхностном слое образуются твердые растворы или химические соединения. По адсорбционно-диффузионному механизму формируются покрытия на горячей поверхности материалов, способных интенсивно растворять (поглощать) вещество, находящееся в парогазовой фазе. В то же время вторичному процессу растворения (диффузии) при благоприятных обстоятельствах могут предшествовать первичные процессы конденсации и осаждения, рассмотренные выше. [c.48]

Особые трудности появились при объяснении механизма начальной стадии реакционной диффузии, когда на насьщаемой поверхности возникает слоистая структура, состоящая из интерме-таллидов или других соединений диффундирующего элемента с насыщаемым металлом. Возникли две гипотезы начала реакционной диффузии. Первая из них, предложенная Д. А. Прокошкиным [66], основывается на том, что сначала в поверхностном слое происходит накопление диффундирующего элемента до предела растворимости, а затем образуются фазы — соединения. В соответствии с другой, гипотезой В. 3. Бугакова [15], в начальный момент на поверхности раздела протекает химическая реакция образования соединения. Дальнейшее формирование ди< узионных слоев по обеим гипотезам основано на диффузии взаимодействующих элементов. [c.58]

Таким образом, из результатов работы [174] следует, что в механизме реакционной диффузии при воздействии паров серы на медь при высоких температурах главную роль играет диффузия меди на наружную поверхность окалины, где главным образом и происходит наращивание окалины. Диффузия серы в обратном направлении играет в общем процессе второстепенную, хотя и заметную роль. Слой СпаЗ наращивается как со стороны металла, так и на границе с наружным слоем. [c.100]

Однако такая картина не является универсальной. Опыт показывает, что в определенных условиях процесс окисления существенно отличается от описанного механизма. Во-первых, кажущаяся энергия активации процесса роста слоя окисла в этих случаях оказывается существенно меньше энергии активации само-диффузии в этом окисле. Во-вторых, при образовании двух- или монослойной окалины временной ход утолщения одного из слоев в отличие от плавного параболического закона имеет очень быстрый темп вначале — до достижения некоторой, сравнительно большой величины,— дальнейший темп роста столь резко замедляется, что можно говорить о сохранении практически постоянной критической или предельной толщины этого слоя, в то время как остальные слои (слои остальных окисных фаз) продолжают расти с заметной скоростью. В-третьих, наконец, выявляются случаи, когда первично образующейся фазой в начале процесса реакционной диффузии оказывается не низший, а высший окисел, под слоем которого далее образуются последовательно слои низших окислов. [c.7]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...