Энергия активации диффузионных процессов

Энергии активации диффузионных процессов, как видно, ниже энергии активации химических реакций ввиду того, что молекулы или атомы при диффузии не изменяют своего строения. В данном случае энергия активации будет определяться диффузионной средой и ее строением. Особенно высоки значения энергии активации при диффузии в твердых металлах и других кристаллических веществах. В твердом теле диффузия может происходить [c.298]

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]

Скорость диффузионных процессов также возрастает с температурой. Это обусловлено тем, что с повышением температуры уменьшается толщина диффузионного слоя б (вследствие уменьшения кинематической вязкости раствора) и возрастает коэффициент диффузии D. Можно принять, что влияние температуры на скорость диффузии также имеет экспоненциальный характер и описывается уравнением аналогичным (65). Но поскольку кинематическая вязкость раствора и коэффициент диффузии относительно мало изменяются с температурой, величина кажущейся энергии активации диффузионных процессов имеет небольшое значение, порядка 8—20 кДж/моль. [c.80]

ЭНЕРГИЯ АКТИВАЦИИ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ [c.238]

Для измерения коэффициентов диффузии Р в твердых телах с целью нахождения энергии активации диффузионного процесса и получения температурной экспоненциальной зависимости для/) часто применяют абсорбционные методы и методы последовательного снятия слоев [1—8]. [c.227]

Зависимость О от температуры, как известно, определяется энергией активации диффузионного процесса д [c.242]

Энергия активации диффузионного процесса также легко определяется методом внутреннего трения. На рис.. 59 [c.245]

Здесь - -и — энергия активации диффузионного процесса О — коэффициент стационарной диффузии, равный где 1>о=т/и/2 Ь — коэффициент, учитывающий, начальную избыточную концентрацию дефектов, равный [c.22]

Основные положения теории термической обработки деформированного металла. Для снятия упрочнения и повышения пластичности металла выполняют его термическую обработку. В основу теории этого процесса положены экспериментальные данные последних 70-80 лет. Принято считать, что при нагревании деформированный металл стремится перейти в равновесное состояние, характеризуемое при определенной температуре минимумом свободной энергии. Возврат механических свойств, т. е. снижение прочностных и повышение пластических характеристик металла, начинает ощущаться по мере активации диффузионных процессов. Наиболее низкотемпературным процессом считается отдых , при котором происходят некоторое перераспределение дислокаций, уменьшение радиуса их кривизны, уменьшение плотности дислокаций одного знака. Скорость отдыха контролируется в основном диффузионным потоком вакансий и примесных атомов вдоль дислокационных трубок. [c.120]

Здесь X — расстояние между дислокациями t — время процесса D = = b i exp (- U/RT) - коэффициент диффузии вакансий Ь - вектор Бюргерса v - частотный фактор ( 10 с" ) U - энергия активации диффузионного перемещения вакансий G - модуль сдвига Со = = ехр (— — равновесная концентрация вакансий —энергия [c.97]

Необратимые процессы перемещения одного металла по другому могут протекать и в твердом состоянии в результате поверхностной диффузии (диффузионное растекание) при спекании их при температурах, близких к температуре плавления хотя бы одного из металлов. Диффузионное растекание наблюдалось, например, при контакте кусочка кадмия с листом меди при 300— 320° С (температура плавления кадмия 32Г С). Характерно, что энергия активации этого процесса х = указы- [c.17]

При мартенситных превращениях величина смещения атомов также не превышает межатомных расстояний, но в ряде случаев оказывается явно большей, чем при полиморфных превращениях с нормальной кинетикой. Поэтому основное различие в полиморфных превращениях этих двух типов заключается не в величине, а в характере перемещения атомов от решетки исходной фазы к решетке новой фазы. Когда полиморфное превращение протекает по нормальной кинетике, рост новой фазы идет путем перемещения одиночных атомов по схеме атом за атом . Диффузионный характер этого процесса подтверждается тем, что энергия его активации близка к энергии активации самодиффузии или диффузии металлического компонента сплава. При мартенситном превращении имеет место коллективное (групповое) направленное перемещение атомов. Энергия активации этого процесса в десятки раз меньше энергии активации диффузии. [c.10]

Эффективная энергия активации при концентрационной поляризации, т. е. при диффузионном контроле процесса, представляет собой энергию активации вязкого течения раствора, которая для разбавленных водных растворов близка к энергии активации вязкости воды (табл. 50). [c.353]

При испытании стали марки СтЗ при постоянной 80%-ной относительной влажности воздуха наблюдался экспоненциальный рост скорости коррозии с увеличением температуры (рис. 273). Вычисленное из опытных данных значение эффективной энергии активации процесса (30 ккал/г-атом) соответствует электрохимической поляризации и подтверждает отсутствие диффузионного контроля в условиях влажной атмосферной коррозии. [c.383]

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]

Когда окисление металла контролируется кинетическими и диффузионными процессами, то, как показывают эксперименты, влияние температуры на окисление металла описывается соотношением (2.22). При этом эффективной величиной энергии активации является энергия активации кинетики реакций и диффузии реагирующих компонентов в оксиде. [c.62]

Найденная в работе [23] зависимость скорости реакции от температуры соответствует диффузионному процессу роста с энергией активации 511 кДж/моль. Обсуждение этого вопроса будет продолжено в гл. 8, посвященной упрочнению окислами. [c.126]

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]

Исследована кинетика ползучести на первой стадии алюминия марки А1 в температурном диапазоне 20—280 °С при различных уровнях приложенного напряжения. Найдено, что в координатах напряжение — температура испытания четко выделяются граничащие между собой и осью температуры три области, в каждой из которых наблюдается одна из известных кинетических закономерностей. С ростом температуры логарифмическая ползучесть (первая область) сменяется кубической закономерностью Андраде (вторая область), а кубическая — квадратичной Андраде (третья область). С ростом напряжения температурный интервал кубической зависимости растет за счет первой области. Температура перехода от кубической к квадратичной не зависит от напряжения и примерно равна 0,5 температуры плавления. Энергия активации ползучести во второй и третьей областях линейно уменьшается с ростом напряжения. Результаты исследований рассматриваются с точки зрения вопроса о ведущей роли сдвиговых или диффузионных процессов. [c.262]

Q — энергия активации диффузионного процесса grad с — градиент окислителя по слою окисла. [c.23]

На основе данных по газопроницаемости эластомеров [4, с. 251 6, с. 471 ] показано, что I, рассчитанная по уравнению (1.28), на 1—2 порядка превышает размеры молекул. Это дало основание предположить, что энергия активации диффузионного процесса распределяется по нескольким степеням свободы, число которых для диффузии газов в эластомерах составляет 12—14. На основе этого Баррер предложил теорию активационных зон диффузии в полимерах. [c.29]

Брандт [181 доказал справедливость подобной трактовки явления. Наряду с исследованием газопроницаемости высокоориентированных пленок, он оценивал изменение кристалличности, плотности полимера, относительного количества пустот и молекулярной ориентации. Последние две величины определяли рентгенографически при малых углах рассеяния. Результаты показали, что изменению проницаемости при ориентации полимера соответствует изменение относительного количества пустот. Так, например, растяжение на 170% образцов аморфного поливинилбутираля не вызывает заметного изменения коэффициентов проницаемости, диффузии и сорбции, количество пустот при этом не меняется. Холодная вытяжка полиэтилена на 297% приводит к уменьшению пустот в образце и значительному снижению коэффициентов Р, D и S. Наоборот, при ориентации найлона-66 возрастает количество пустот и увеличиваются эти коэффициенты. При этом эффект разрыхления структуры перекрывает противоположно действующий эффект увеличения кристалличности. Ориентация полипропилена на 500% не изменяет значительно коэффициентов сорбции и проницаемости хотя наблюдается разрыхление структуры, уменьшение кристалличности и снижение скорости диффузии. Изменение энергии активации диффузионного процесса в результате ориентации находится в пределах 14,7— 23,5 кДж/моль. [c.70]

В ряде случаев, особенво при образовании химических соединений, изменение энергии связи резко сказывается на энергии активации диффузионных процессов. [c.587]

Зависимость скорости коррозии титана от температуры изучалась в 40%-ном растворе Н2504 (рис. 9). Точки, указывающие зависимость логарифма -скорости коррозии титана от температуры, хорошо укладываются на прямой. Расчетами установлено, что энергия активации процесса ионизации металла составляет 16,7 ккал1моль] эта величина близка к значениям энергии активации, полученным Бергом три растворении титана в фосфорной кислоте (15,67 ккал моль). Такие высокие значения энергии активации указывают на то, что в этих условиях диффузионные процессы не определяют скорость коррозии (энергия активации диффузионных процессов — от 3 до 6 ккал моль). [c.29]

Наиболее низкими значениями коэффициентов диффузии и проницаемости обладают покрытия, находящиеся в застеклованном или кристаллическом состоянии. Покрытия, полученные из эластомеров, имеют значительно более высокие значения D и Р и соответственно более высокую энергию активации диффузионного процесса. Последнее объясняется разной степенью подвижности молекулярных цепей, а отсюда и неодинаковой среднеквадратичной скоростью и длиной перескока молекул. Если в стеклообразных полимерах средняя длина перескока диффундирующей молекулы низкомолекулярного вещества не превышает 1 нм, то в эластомерах она более 2,0—2,5 нм [35, с. 123]. Сорбция низкомолекулярных органических веществ пленками полимеров в стеклообразном состоянии в отличие от высокоэластического является аномальной, она не подчиняется уравнению Фика. Проницаемость покрытий на основе кристаллических полимеров находится во взаимосвязи со степенью кристалличности. В случае пленок полиэтилена, полиамидов, полиэтилентерефталата влагопрони-цаемость подчиняется следующей зависимости (с некоторым приближением) [c.115]

Экспериментальные результаты показывают, что измеренные значения расстояний между пластинами обычно значительно больше тех значений, которые дает зинеровская теория как для процессов прерывистого выделения, так и для эвтектоидного распада. Причины подобного расхождения могут быть самыми различными. Это может быть свнзаяо с иным характером диффузионных процессов, или с неправильным выбором принципа максимальной скорости роста в качестве условия, лимитируюш его толш ину пластин, или с тем, что в процессе превраш ения не достигаются равновесные составы и g в а- и р-пластинах соответственно. Однако, без всяких сомнений, наиболее важной причиной в случае многих превращений, особенно при прерывистом выделении, является то, что диффузия компонентов осуществляется главным образом не по объему матрицы, а по некогерентным границам колоний. Этот механизм в случае превращений подобного типа особенно эффективен, так как в процессе роста колоний граница сама проходит через те области матрицы, которые должны претерпевать превращение, а ориентация границы как раз такова, что диффузия протекает в направлениях, благоприятных для превращения, т. е. параллельно границе. Благодаря тому что диффузия по границам колоний характеризуется более низкой энергией активации, этот процесс становится еще более важным при понижении температуры превращения. [c.268]

ЛО энергии активации этого процесса. Истинная подвижность границ, по-видимому [59, 91] определяется одиночным переходом атомов, имеющим диффузионный характер. СледовательнО энергия активации миграции границ должна соответствовать энергии активации самодиффузии матричных атомов, т. е. в данном случае атомов железа. Однако в реальных металлах скорость перемещения границ будет зависеть от ряда дополнитель- ных условий, зачастую противоположным образом влияющих на процесс миграции границ. Например, снижению энергии активации движения границ может способствовать, как считает Д. Мак Лин [40], большеугольность их наклона, вызывающая рост рых--лости границ, высокая насыщенность границ вакансиями и дислокациями. К повышению энергии активации миграции должна приводить высокая насыщенность границ примесными атомами. Таким образом, в металлах должна существовать сложная зависимость энергии активации роста зерен от многих факторов, абсолютные величины которой должны укладываться в интервале значений между энергией активации миграции вакансий и энергией активации диффузии наименее подвижного атома массовой примеси. Для стали типа 18 Сг-10 N1, очевидно, этот диапазон на участке температур 1300—1200°С будет соответственно ограничиваться с одной стороны величиной 1000—3000 кал/моль 112 [c.112]

Располагая экспериментальными кривыми, полученными методом снятия слоев, мы определили значения коэффициентов диффузии О и энергий активации Q процесса диффузии железа в магнетите, гематите, корунде и рутиле. Так, в указанном интервале температур для процесса диффузии по границам зерен энергия активации Q оказалась равной для рутила при диффузионном отжиге на воздухе при атмосферном давлении 12 650 кал./моль, при проведении опытов в вакууме для магнетита и рутггаа — соответственно 36 200 и 13 800, а для корунда — И ООО кал./моль. [c.28]

Аналогично этому зависимость скорости коррозии от величины, обратной абсолютной температуре, по-строенная для процесса окисления меди, имеет один перелом при температуре около 500° С (рис. 32). Этот перелом, по-видимому, соответствует исчезновению в окалине неустойчивой при более высокой температуре окиси меди и образованию одноЪюиной окалины, состоящей из закиси меди. Это предположение делается особенно убедительным, если сравнить энергию активации процесса высокотемпературного окис.пения меди (по наклону прямой на графике рис. 32 для температур выше 500 ) равную 37 700 кал и теплоту активации диффузионного процесса ионов Си+ в Закиси мёди (СигО), полученную из других независимых опытов, равную 37 800 кал. Близость этих значений позволяет полагать, что высокотехмпературное окисление меди в основном регулируется про- [c.56]

Кроме дырочного механизма возможны и другие диффузионные про-неееы перемещение дислоцированного атома из одного междоузлия в другие (пока он не попадет в дырку и успокоится ) или обмен местами двух соседних атомов. Дырочный механизм осуществим наи(5олее легко. Расчеты относительно самодиффузии меди дают следующие значения энергии активации процессов для дырочного механизма — 64 ккал/г-атом, перемещение дислоцированного атома 230 ккал/г-атом и при обменном механизме 400 ккал/г-атом. Столь большая разница в энергии активации приводит к тому, что диффузия реально протекает лишь путем дырочного механизма удельное значение других способов перемещения ничтожно мало. [c.321]

Концентрационная поляризация, в частности, очень невелика вследствие большой диффузионной поднижности и скорости миграции водородных ионов, перемешивания раствора у катода выделяющимся газообразным водородом и др. Работами А. Н. Фрумкина и его школы доказано, что для большинства металлов общая скорость процесса восстановления водорода определяется скоростью электрохимической реакции разряда ионов водорода, т. е. четвертой стадией процесса, замедленность протекания которой определяется соответствующим значением энергии активации этой реакции. [c.41]

Из-за больших искажений кристаллической решетки вокруг межузельного атома его энергия активации процесса миграции м меньше, чем для вакансии. Для меди энергия миграции вакансий составляет 1 0,5 эВ, для межузельного атома 0,16+0,10 эВ, т. е. межузельные атомы подвижнее, чем вакансии. Так как концентрация вакансий несоизмеримо выше концентрации дислоцированных атомов, то в процессах самодиффузии, т. е. диффузии атомов основного вещества, доминирующую роль играет вакансиопный механизм. Находящийся рядом с вакансией атом обладает повышенной энергией и может занять ее место. Время существования вакансии в одном узле кристаллической решетки зависит от температуры. Для кадмия при комнатной температуре это время составляет около суток, ближе к температуре плавления 4-10- с, т. е. частота диффузионных скачков вакансий 0,25- Ю с- . [c.29]

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]

В статье описаны методика процесса нанесения металлических п карбидных покрытий из парогазовой фазы и аппаратура. Исс.ледованы условия образования покрытий в заВиспмостп от скорости подачи компонентов, длительности процесса, температуры и концентрации компонентов реакции. Показано, что процесс осаждения покрытий в зависимости от условий протекает как в кинетической, так и в диффузионной области и определяется либо скоростью химической реакции на поверхности, либо скоростью диффузии углерода. Изучено влияние добавок метана в парогазовую смесь на процесс образования карбида ниобия. Найдены кинетические параметры процесса, а также энергия активации и значения предэкспонеициальиых множителей. Библ. — 9 назв., рис. — 4. [c.337]

В заключение отметим еще один момент. Если дилатометрические изменения при отжиге обусловлены переходом неравновесных границ зерен в более равновесное состояние, то по данным кинетики этих изменений можно судить о кинетике перехода неравновесных границ в равновесные, т. е. о возврате структуры неравновесных границ зерен в ультрамелкозернистом поликристалле. В последние годы для описания этого процесса возврата предложен ряд моделей [148, 149], в согласии с которыми скорость возврата границ зерен контролируется объемной диффузией в тройных стыках. Однако полученные из дилатометрических исследований данные — низкое значение энергии активации, временная стадийность эффекта — позволяют полагать, что возврат границ зерен в поликристалле не является чисто диффузионным процессом и связан с процессом релаксации напряжений в тройных стыках, по-видимому, за счет перераспределения дислокаций в границах. [c.83]

Полученные экспериментальные данные, характеризующие зависимость ра.змера дисперсных частиц у -фазы от длительности старения или цик.тшческого нагружения образцов исследуемых сплавов, а также установленные функциональные зависимости позволяют рассчитывать значения диффузионных констант, энергии активации процесса коагуляции упрочняющей фазы, чсо создает предпосылки для расчета размера частиц упрочняющей фазы, т. е. оценки ее нестабильности при различных температурно-временных условиях. [c.379]

Исследование кинетики взаимодействия волокон карбида кремния с титановым сплавом системы Ti—V—А1 выполнено В. И. Ба-кариновой и В. И. Антиповым [3]. На рис. 25 приведена зависимость толщины диффузионной зоны взаимодействия для этого композиционного материала от продолжительности отжига в интервале температур 800—1200° С. Образование заметной зоны взаимодействия при температурах 800—840° С имеет место только после выдержки 30 ч, в то время как при 1100° С близкая по толщине зона образуется уже после отжига в течение 1 ч. Наибольшее уве личение темпа роста зоны отмечено при температуре выше 900° С Исходя из полученных экспериментальных данных и параболиче ской зависимости изменения толщины зоны во времени, был рас считан коэффициент диффузии при различных температурах, аза тем определена энергия активации процесса. Кинетику роста зоны ориентировочно можно оценить по уравнению [c.70]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...