Механизмы процесса диффузии

Законы диффузии Методы измерения коэффициента диффузии Механизмы процесса диффузии Термодинамика и диффузия Расчет коэффициента диффузии Диффузия в разбавленных твердых растворах Гетеродиффузия Дефекты структуры и диффузия Исследование топографии диффузионных потоков в металлах методом электронномикроскопической авторадиографии [c.86]

Механизмы процесса диффузии [c.92]

Механизм процесса диффузии в твердом теле состоит в том, что неравномерное распределение запаса энергии между атомами (ионами) может повести к перемещению их из узлов кристаллической решетки в междуузлия (фиг. 166), где они продолжают совершать колебания и могут перескакивать в соседние междуузлия или свободные узлы. [c.255]

Сравнивая (1.9) с (1.29), видим, что оценки коэффициента диффузии тяжелого газа в легком и легкого газа в тяжелом одинаковы, несмотря на совершенно различный механизм процесса диффузии. [c.14]

Законы диффузии. Коэффициенты диффузии. Основные механизмы процесса диффузии [c.70]

Кинетика выделения фаз при распаде твердых растворов. Распад с выделением фаз происходит по механизму образования и роста зародышей в соответствии с общими закономерностями этого механизма. Помимо затрат выделившейся объемной свободной энергии на приращение поверхностной энергии и компенсацию энергии упругих деформаций, образование зародышей тормозится еще и необходимостью больших флуктуаций концентрации. Поэтому для начала распада требуются большие степени переохлаждения (пересыщения) и длительные выдержки при соответствующих температурах. В то же время при данных температурах должны заметно развиваться процессы диффузии растворенных компонентов. Общая скорость образования новой фазы в зависимости от степени переохлаждения описывается кривой с максимумом. Чем больше степень переохлаждения, тем меньшие размеры имеют устойчивые зародыши, способные к росту. В координатах температура — время процесс описывается С-образной кривой. В реальных металлах возникновение зародышей облегчается наличием дефектов кристаллического строения. [c.497]

В реальной ситуации процессы диффузии протекают много сложнее и одновременно могут действовать не один, а сразу несколько механизмов. Поэтому, полученные авторами формулы, как правило, пригодны лишь для грубых оценок при выполнении диффузионных экспериментов. При выводе формулы (6.118) мы использовали формулу для концентрации вакансии njN = е , которая не учитывает изменений частот колебаний атомов вблизи вакансии при ее образовании. Учет этого фактора приводит к следующему выражению для концентрации вакансий [c.203]

Во-вторых, частицы вещества, растворенного в движущейся жидкости или газе, увлекаются и переносятся макрочастицами, размеры которых значительно больше размеров молекул. Такая диффузия называется конвективной диффузией вещества. Процесс диффузии в турбулентных потоках и частично в ламинарных полностью подчиняется механизму конвективной диффузии вещества. [c.81]

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]

Образование тонкой пленки, равновесной с объемной фазой, может проходить, например, по механизму поверхностной диффузии [4]. Растекание расплава происходит по уже готовой пленке, а энергетические затруднения процесса определяются величиной энергии активации поверхностной диффузии. [c.135]

Затем наступает второй этап, когда определяющую роль вновь начинает играть кинетика реакции, на этот раз Р1, при этом продуктом реакции является более бедное кислородом соединение — СО. Это обусловлено тем, что подходящий за счет диффузии кислород в состоянии связать почти вдвое больше углерода, образуя СО вместо СО2. Поэтому в каком-то диапазоне Ту, количество подводимого окислителя превышает кинетические возможности реакции горения на поверхности Лишь при температуре поверхности порядка 2700 К при медленной кинетике реакции и 1800 К при быстрой окончательно наступает режим горения, контролируемого диффузией. Диффузионное горение относится к случаю сильного взаимодействия потока газа с материалом, когда необходимо учитывать характер течения в пограничном слое, скорости образования отдельных компонент, размер и форму тела, величины коэффициентов диффузии, а также поведение всех возможных продуктов реакции, число которых достигает десятка. Тем не менее именно на примере графита впервые было показано, что при диффузионном химическом взаимодействии механизм процесса можно приближенно описать простым выражением [c.174]

Механизм процесса тепло- и массообмена в контактном экономайзере при соприкосновении горячих дымовых газов (ненасыщенной парогазовой смеси) с холодной водой весьма сложен. Здесь одновременно проходят процессы конвективного теплообмена, диффузии, теплообмена при изменении агрегатного состояния и теплопроводности. Движущей силой этих процессов являются не только разность температур газов и воды, но и разность парциальных давлений водяных паров в парогазовой смеси и у поверхности воды, т. е. в конечном счете разность энтальпий. [c.37]

Рядом исследований было установлено, что существенную роль в процессе переноса играет поверхностная диффузия пара или газа. Поэтому скорость миграции пара по длине капилляра зависит не только от линейной скорости диффузии, но и от времени адсорбции молекул на поверхности стенки капилляра, т. е. скорости поверхностной диффузии. Полученные соотношения могут быть Использованы для анализа механизма процесса сушки влажных материалов и пористого испарительного охлаждения теплозащитных материалов. [c.334]

Особый вид атмосферной коррозии (роль электролита играет пленка влаги с растворенными газами, образующаяся на металлической поверхности в атмосфере), осложняющийся вследствие присутствия агрессивных веществ в накипях, отложениях шлама, окалине и других пленках на поверхности металла котельных агрегатов и паровых турбин при длительной их остановке. Отложения ржавчины особенно интенсифицируют процесс. Механизм процесса — электрохимическая коррозия, скорость которой контролируется главным образом диффузией кислорода к поверхности. Форма повреждений—более или менее равномерное разъедание поверхности в местах с наиболее вырал енной электрохимической неоднородностью (отложения, повреждения и т. д.). В качестве защитных мероприятий рекомендуется [c.582]

Под анизотропией коэффициента диффузии понимают зависимость подвижности от кристаллического направления. Независимо от истинного механизма предполагают, что процесс диффузии заключается в скачкообразном перемещении атома в кристаллической решетке. Поскольку межатомное расстояние и энергия перехода атома вдоль различных кристаллографических направлений различны, следует ожидать анизотропии коэффициента диффузии. [c.111]

Иногда рост пленки по толщине происходит медленнее, чем это должно следовать из диффузионного механизма процесса окисления. Затухание процесса коррозии в таких случаях объясняют уплотнением пленки или появлением дефектов, которые тормозят диффузию. [c.48]

Из этого было сделано заключение, что крайне гладкая поверхность пламенно-полированных волокон способствует разрушению металлического слоя. Движущей силой образования капель, несомненно, является тенденция к уменьшению отношения поверхности к объему, существенная для очень тонких пленок, а в качестве механизма процесса выступает, по-видимому, поверхностная диффузия. Механическое закрепление слоя на менее качественно полированной поверхности, возможно, препятствует разрушению покрытия. [c.185]

Естественно, специалисты по триботехнике не могут разрабатывать теоретические положения синергетики это дело физиков и химиков. Однако некоторые разделы триботехники могут быть, по нашему мнению, отнесены к синергетике это ИП при трении и водородное изнашивание. Оба явления характеризуются рядом последовательных этапов (см. гл. 7 и 18) и кооперативным действием отдельных элементов. Синергетический подход к изучению ИП и водородного изнашивания дает возможность глубже проникнуть в механизм явлений, что облегчит разработку новых эффективных методов борьбы с изнашиванием машин и оборудования. Так, из последовательных этапов проявления водородного изнашивания (рис. 22.1) достаточно разорвать одно звено (этап), как может нарушиться вся цепь процессов. В одних случаях выделившийся водород можно связать химически с другими элементами или веществами, в других — отогнать водород электрическим или магнитным полем, в третьих — затруднить процесс диффузии водорода в глубь металла. [c.384]

Температурная зависимость набухания определяется активационным механизмом процесса диффузии и может бьгть описана на основании уравнения (6,17) и зависимости = Q,5Dq /l. Зависимость, экспериментально установленная, для резин на основе СКН имеет вид [c.212]

Процесс коррозионного разрушения поверхности мета 1ла в этом случае аналогичен химическому процессу роста пленок окисла на иоверхности металла. Механизм такой коррозии и общем случае мо.л<ет быть объяснен рассмотренным в гл. IX процессом диффузии ионов металла и электронов сквозь илепку и атомов или ионов кислорода с поверхности пленки в металл. [c.176]

Пропорциональность- между временем и средним значением квадрата пройденного расстояния характерна для процессов диффузии. Такая же связь между т и А содержится и в уравнении (11.27). Из этого следует, что распррстранение возмущений, генерируемых в поток жидкости твердой стенкой, осуществляется посредством диффузионного механизма. [c.376]

Рассмотрим механизм процесса окислительного изнашивания. Про-] e ы деформирования, адсорбции и химические реакции происходит одновременно и оказывают друг на друга большое влияние. В результате деформирования повышается активность тончайших поверхностных слоев металла, его способность к адсорбции, диффузии и химическим реакциям. В свою очередь, адсорбционнь1е, диффузионные и химические процессы определяют специфику механизмов пластической деформации. [c.132]

Кривая / на рис. 6.6 гюказывает время начала распада аустенита в зависимости от температуры переохлаждения, а кривая 2 - время окончания распада. В области температур 723-550 °С процессы диффузии достаточно развиты. Процесс образования перлита подчиняется законам кристаллизации (перекристаллизации) и состоит в образовании центров кристаллизации и их росте с определенной скоростью. Механизм образования пластинчатых продуктов распада заключается в [c.161]

В заключение разделов о диффузии внедренных атомов в металлах и сплавах отметим еще некоторые направления теоретических исследований в этой области. Систематическое рассмотрение процессов диффузии в фазах внедрения, в которых диффузионное перемещение атомев па узлах возможно в большинстве случаев благодаря тепловым вакансиям, а па междоузлиях обусловлено главным образом структурными вакансиями в под-решетке междоузлий, привело к созданию модели дырочного газа , широко применяемой к сплавам внедрения [18 — 22]. В рамках этой модели были проанализированы возможности различных механизмов диффузии внедренных атомов, в частности, механизма, при котором внедренный атом мон ет совершать переходы и в тепловые вакансии на узлах с последующим переходом в другую структурную вакансию на междоузлиях [19]. Исследовано было такн е влияние ближнего порядка в сплавах внедрения и концентрации сруктурных вакансий на параметры самодиффузии внедренных атомов [21]. [c.319]

Процесс проникновения газа чёрез металл, т.е. водо-родопроницаемость состоит из целого комплекса элементарных физико-химических стадий. В этом комплексном процессе диффузия, как таковая, является одной из составляющих. Проницаемость газов через металл определяется скоростью наиболее медленной из следующих стадий поверхностной адсорбции и десорбции, растворения водорода в приповерхностном слое металла и собственно диффузий водорода в металле. Хотя механизм диффузии газов в металлах не совсем ясен, большинство исследователей считает, что те же факторы, которые способствуют процессу химической сорбции (главным образом наличие значи- [c.122]

Радиоактивные изотопы и ядерные излучения находят широкое применение а) в научных и технологических исследованиях, имеющих целью раскрытие механизма различных физикохимических процессов, анализ содержания весьма малых примесей в чистых и сверхчистых материалах, исследование механизма и скоростей процессов диффузии, строения вещества и др. б) при проведении геофизических работ, в геологоразведке, при добыче нефти, газа, а также других полезных ископаемых в) при организации контроля, а также механизации и авто-хматизации производства г) для борьбы с вредными последствиями зарядов статического электричества, и т.д. [c.75]

Основными факторами повышения интенсивности сублимации являются скорость подвода необходимого количества тепла к поверхности испарения и отвод от поверхности образующегося пара. При давлениях ниже 1 10- мм рт. ст., когда скорость сублимации значительно возрастает, объем испарившегося вещества увеличивается в несколько миллионов раз и энергично отводится от поверхности тела. Это возможно только при том условии, если произойдет изменение механизма проникновения пара в окружающую среду. При таких условиях малоэффективный микрофизический процесс диффузии, преобладающий при небольших интенсивностях испарения, должен быть заменен макрофизическим переносом испаряемых паров, определяемым гидродинамикой в пограничном слое. [c.217]

Известно, что скорость электрохимического процесса зависит от потенциала поверхности, на которой этот процесс протекает. Смещение потенциала в положительную сторону ускоряет анодный процесс и тормозит катодный. Смещение потенциала в отрицательную сторону, наоборот, ускоряет катодный и тормозит анодный процесс. Поэтому существование определенной связи между скоростью процесса растворения и потенциалом металла является дополнительным признаком электрохимического механизма. Следует заметить, что даже при электрохимическом механизме процесса такая связь все же необязательна. Дело в том, что для протекания собственно электрохимической реакции (так же, как и химической) необходимым условием является диффузия реагентов к поверхности металла и диффузия продуктов реакциии в объем раствора. Если скорость диффузии намного меньше скорости собственно электродного процесса, то общая скорость процесса будет подчиняться закономерностям диффузии, рассмотренным нами ранее. Если же скорость диффузии велика по сравнению со скоростью электродной реакции, то общая скорость процесса будет подчиняться законам элек-трохямической кинетики и, следовательно, зависеть от потенциала металла. [c.92]

Выделяющийся свободный хлор вновь вступает в реакцию н т. д. Такой механизм процесса, связанный с многократной диффузией газообразных продуктов через массу минерального зерна, является причиной образования пористого гематита РегОз, структура которого благоприятна для доступа цианистых растворов даже к самым глубоким и тонким включениям золота. Благодаря этому при цианировании огарка окислительно-хлорирующего обжига извлечение золота в раствор выше по сравнению с цианированием огарка простого окислительного обжига. Если в исходном материале присутствуют цветные металлы, то в процессе окислительно-хлорирующего обжига они переходят в хлориды. Для извлечения их, а также отмывки воднорастворнмык сульфато натрия, непрореагировавшего хлорида натрия и небольших количеств неразложенных хлоридов железа, огарок перед цианированием следует выщелачивать водой или слабым раствором кислоты. [c.281]

Подтверждением такого механизма процесса является четкая зависимость скорости обезуглероживания от измельчения реагентов и практическое отсутствие такой зависимости от давления прессования брикетов, т. е. от степени контакта окислителя с карбидом. Однако в заключительной стадии процесса при очень малых значениях рсо и Рсо, кинетические возможности его настолько ограничены, что дальнейшее течение процесса может осуществляться лишь при непосредственном взаимодействии оксида и углерода, т. е. скорость обезуглероживания на последней стадии зависит лишь от скорости диффузии реагентов. Вследствие очень малых скоростей диффузионных процессов взаимодействие углерода с окислителем практически прекращается еще до достижения равновесия, поэтому для получения сплава с заданным содержанием углерода (<0,02 %) необходимо вводить в брикет до 2 % избыточных оксидов, что неизбежно вызывает загрязнение феррохрома неметаллическими включениями. Загрязненность получаемого феррохрома в значительной степени зависит от рода применяемого окислителя. При использовании руд или концентратов сплав будет загрязняться как избытком восстановителя, так и оксидами пустой породы (MgO, AI2O3, СаО и др.), которые в условиях процесса не могут восстанавливаться. При использовании кремнезема образуются силициды хрома и содержание кремния в сплаве повышается до 5—8 %, что недопустимо при выплавке сталей многих марок, хотя за рубежом такой феррохром и производится в значительных количествах. Ввиду высокой стоимости не нашли широкого применения оксиды никеля и хрома. Кроме того, использование оксида никеля суживает область применения сплава только выплавкой хромоникелевых сталей. Трудности были устранены в результате использования окисленного углеродистого феррохрома. [c.243]

В твердых растворах внедрения диффузия протекает по междоузлиям. Энергия активации этого процесса значительно меньше, чем для вакансионного механизма [для диффузии углерода в Y-железе 126 кдж1г-атом (30 ккал г-атом), а для легирующих элементов в у-железе 293 кдж г-атом ( 70 ккал1г-атом). Это объясняется тем, что хотя энергия искажения при переходе атома из узла в вакансию невелика (примерно такая же, как при переходе атома углерода из одного междоузлия в другое), однако число вакантных мест мало. [c.106]

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]

Увеличение размеров микротрещины на внутренней поверхности формь приводит к ее перемещению в область с меньшей плотностью дислокаций, что в итоге тормозит процесс распространения трещины. Однако непрерывная диффузия атомов углерода должна, по мнению авторов, влиять на блокирование движения дислокаций и в соответствии с приведенным механизмом процесс протекает далее, приводя к развитию микротрещины. В результате приложения внешнего силового поля, которое может быть следствием температурного градиента, наступит локальная концентрация напряжений в вершине трещин. [c.41]

С ростом температуры уменьшается прочность межатомных связей, интенсифицируются процессы диффузии, разупрочнения В зависимости от температуры меняются механизм и скорость газовой коррозии, ме хаиизм пластической деформации и разрзгшения [c.294]

Механизмы упрочнения твердых растворов при легиро вании, которые были рассмотрены для комнатной темпера туры (см гл IV), в основном справедливы и при умеренных повышенных температурах (до 0,5 пл) эксплуатации (испытания) Однако при более высоких температурах ин тенсифицируются процессы диффузии, приводящие к раз упрочнению и рекристаллизации сплавов Поэтому легиро ванне сталей и сплавов для придания им жаропрочных свойств необходимо проводить элементами, которые повы шают силы межатомных связей в твердом растворе и в уп рочняющих фазах, температуры рекристаллизации уменьшают диффузионную подвижность атомов растворителя и образуют дисперсные упрочняющие фазы [c.296]

Кинетика газовьщеления, в зависимости от механизма процесса, может подчиняться кинетическим законам различного порядка. В частности, если адсорбция молекул не сопровождается диссоциацией, то процесс их десорбции с однородной поверхности обычно согласуется с кинетическим уравнением первого порядка. Первый порядок следует также ожидать при газовьщелении из пористого сорбента, если лимитирующей стадией процесса является диффузия газа через систему капилляров в нем. При диссоциативной адсорбции двухатомных газов десорбция обычно протекает согласно кинетическому закону второго порядка. В случае кислорода первый порядок при десорбции может иметь место, если химическая адсорбция осуществляется в виде частиц О , а второй порядок — если кислород адсорбируется в виде атомов О или ионов От [c.469]

Перенос низкомолекулярного вещества в полимерном материале может осуществляться по механизму активированной диффузии или в виде субмикрокапиллярного потока через микро-поры, трещины и другие полости в полимере. Гидродинамика потока низкомолекулярных веществ в пористых твердых телах достаточно изучена и освещена в литературе [34, 35]. Что же касается особенностей процессов неспецифической фазовой диффузии в микропористых полимерах, то они исследованы очень мало. Трудности заключаются в большой лабильности макромоле-кулярных структур в полимерах и возможности наложения процессов активированной диффузии [36—39 ] даже при значительной пористости полимера. [c.27]

НИИ предварительно ориентированных при повышенных температурах (Г > Гс), используя теорию механизма объемной диффузии в напряженно-деформированных полимерах. Основанием для этого является, по нашему мнению, то, что в образцах ПЭТФ уровень и направление действия внутренних напряжений близки к прилагаемым извне, поскольку при заданной технологии ориентации релаксационные процессы, сопровождающие ориентирование, незначительны. [c.94]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...