Диффузия и реальная структура

ДИФФУЗИЯ и РЕАЛЬНАЯ СТРУКТУРА [c.246]

Полное описание диффузии в реальном металле должно предусматривать вычисление из суммарного коэффициента диффузии парциальных коэффициентов диффузии по определенным дефектам структуры с учетом плотности и топографии дефектов. [c.136]

Исходя из термодинамических и электрохимических соображений вовсе не обязательно возможность коррозии того или иного сплава связывать с наличием на поверхности микроэлементов. Если потенциал металла достаточен для того, чтобы протекала анодная реакция ионизации, растворение металла будет наблюдаться вне зависимости от того, имеются на поверхности микроэлементы или нет. Поэтому теоретически следует признать возможность растворения и самых чистейших металлов. Наблюдения, однако, показывают, что когда мы имеем дело с реальными сплавами, положение резко меняется в силу ряда причин, связанных со структурой металла и неоднородностью электролита, условиями диффузии и конвекции электролитов к поверхности металла, последняя относительно быстро дифференцируется на участки, где электрохимические реакции протекают с различной скоростью. В предельном случае, как это, например, наблюдается при локальной коррозии, анодная реакция перестает протекать на значительной части поверхности и сосредоточивается на отдельных участках, а катодные реакции сосредоточиваются на остальной части поверхности. [c.11]

За редкими исключениями, кристаллы и кристаллиты, образующие поликристаллы, обладают различными типами структурных дефектов. Знание типов, способов образования, а также влияния структурных дефектов на различные процессы и свойства твердых тел совершенно необходимо для современных специалистов по физике твердого тела. Понятие реальный кристалл чрезвычайно широко. При малой концентрации структурных несовершенств реальный кристалл в пределе переходит в идеальный, приобретая качественно новые свойства. При большом содержании дефектов реальный кристалл в пределе приобретает аморфную структуру и свойства, характерные для аморфного состояния. Воздействие на реальную структуру твердых тел является одним из способов управления их свойствами. Например, в зависимости от концентрации точечных дефектов коэффициент диффузии в металлах может меняться на семь порядков, в таком же диапазоне меняется электропроводность полупроводника. Техническая прочность твердых тел отличается от теоретической (предельной) на три-четыре порядка. Исключив возможность влияния несовершенств, можно реализовать теоретическую прочность. Каждому понятно, насколько это важно для практических целей. [c.6]

Отметим принципиальное различие стабильности одномерной структуры по сравнению с двух- и трехмерными структурами. Удаление какой-либо частицы в одномерном кристалле приведет к его распаду на два кристалла (рис. 3.9, а). В двухмерной (рис. 3.9, б) и трехмерной структурах это приведет к образованию пустых узлов (вакансий) и нарушению строгой периодичности без распада структуры в целом. Реальные кристаллы обычно содержат значительное число точечных дефектов— вакансий, образующихся при высоких температурах за счет внутреннего испарения частиц и при бомбардировке кристаллов тяжелыми частицами (нейтронами и нонами). Вакансии в кристаллах играют важную роль в объяснении ряда явлений, например диффузии. [c.72]

В первой части (гл. 1—11) освещены известные, классические представления о строении кристаллов и. их свойствах. Изложены основные положения о симметрии кристаллов и о типах кристаллических решеток. Далее автор переходит к описанию термических и калорических свойств кристаллов и квантовомеханическому расчету теплоемкости кристаллов по Эйнштейну и Дебаю. В книге подробно развит термодинамический метод анализа важнейших свойств кристаллов, в особенности, для определения условий фазовых равновесий и полиморфных превращений. Последовательная термодинамическая трактовка проходит через все разделы книги и составляет в известном смысле ее логический стержень. Наряду с термодинамическими расчетами в ряде случаев используются методы, основанные на приближенной оценке межатомных взаимодействий. В этих главах сообщаются также элементарные сведения о кинетических закономерностях важнейших процессов, происходящих в кристаллах, в том числе—о процессах диффузии. Наконец, дается представление о реальной структуре кристаллов и о видах структурных дефектов. [c.11]

При любом механизме диффузии для совершения элементарного скачка частице должна быть сообщена энергия активации, которая затрачивается или на деформацию окружающей решетки, или на энергию образования вакансии и работы на преодоление потенциального барьера между диффундирующим атомом и вакансией. В ряде случаев существенное ускоряющее влияние на диффузию оказывают различные примеси или дефекты кристаллической решетки (дислокации, мозаичная структура и т.п.). Особое значение приобретают поверхностная диффузия и диффузия по фаницам зерен в металлах, характеризуемые малой энергией активации. В случае трения реальных твердых тел это может быть вызвано появлением фадиента температур и сети сжимающих и растягивающих напряжений, возникающих непосредственно в зоне трения. [c.84]

При неравновесной же кристаллизации нроцесс диффузионного насыщения ранее выпавших кристаллов не успевает пройти, средний состав твердой фазы отличается от состава кристаллов, выпадающих при данной температуре, и характеризуется пунктирной линией, положение которой зависит от ряда факторов (скорости диффузии, скорости охлаждения и др.). В результате этого реальная структура сплава может существенно-отличаться от равновесной. [c.95]

Реальные кристаллы отличаются от идеализированной модели наличием достаточно многочисленных нарушений регулярного расположения атомов. Любое отклонение от периодической структуры кристалла называют дефектом. Дефекты структуры оказывают существенное, порой определяющее, влияние на свойства твердых тел. Такими структурно-чувствительными, т. е. зависящими от дефектов структуры, свойствами являются электропроводность, фотопроводимость, люминесценция, прочность и пластичность, окраска кристаллов и т. д. Процессы диффузии, роста кристаллов, рекристаллизации и ряд других можно удовлетворительно объяснить исходя из предположения об их зависимости от дефектов. В [c.84]

Реальное количество ингибитора в бумаге при получении материала на современных скоростных машинах, на которых продолжительность контакта бумаги-основы с рабочим раствором ингибитора составляет от 0,1 до 2 с, редко превышает 40 г на 1 м геометрической поверхности бумаги и реализуется благодаря капиллярной впиты-ваемости. Стадия диффузии, обеспечивающая глубокое проникновение раствора ингибитора в структуру целлюлозных волокон и привес ингибитора до 100—150 г на 1 м геометрической поверхности, протекает в течение многих недель и в процессе производства бумаги практически не имеет места. Коэффициент неравномерности распределения ингибитора, составляющий величину от 4 до 10, может приблизиться к 1 только в процессе длительного хранения или эксплуатации антикоррозионной бумаги у потребителя во влажных условиях в результате выравнивания концентрации ингибитора в структуре бумаги при диффузии. [c.152]

Под синергетическим подходом главным образом подразумевается формулирование и анализ системы кинетических уравнений для выявления механизмов самоорганизации в ансамбле дислокаций с образованием структур диссипативного типа [201]. Важным аспектом развиваемых теорий является формулирование такой системы дислокационных кинетических уравнений, которая могла бы описать это явление не только с качественной, но и с количественной стороны [201]. Кинетические уравнения должны включать в себя процессы, реально идущие в кристалле, а именно генерацию, аннигиляцию и диффузию дефектов. [c.112]

Вопросу о превращении, обратном эвтектоидному, при котором две фазы, реагируя между собой при нагреве, образуют одну новую фазу, посвящено очень небольшое число экспериментальных исследований. Это превращение также представляет собой прерывистую реакцию в использовавшемся выше смысле, и каждый участок конечной фазы номинально является монокристаллом, хотя он и может содержать маленькие нерастворившиеся кристаллики одной из исходных фаз. Существенной для роста при этом превращении может быть диффузия в одной или в обеих первичных фазах, диффузия в конечной фазе или диффузия вдоль некогерентной границы раздела. Хотя естественным представляется предположение, согласно которому высокотемпературная фаза образуется путем взаимодействия двух низкотемпературных фаз, некоторые полученные на сталях кинетические данные указывают на то, что реальный механизм превращения может заключаться в перестройке решетки одной из низкотемпературных фаз в решетку, имеющую структуру высокотемпературной фазы, с последующим постепенным растворением в этой решетке второй низкотемпературной фазы. [c.311]

Диффузия осесимметричной завихренности. До сих пор движение плоских вихревых структур рассматривалось в рамках модели идеальной жидкости. Такой подход позволяет оценить характер взаимодействия нескольких вихрей и подсказать, как может происходить этот процесс в реальной жидкости. Однако если имеем дело со структурами, которые подвержены быстрому вырождению, то предсказание их поведения на основании модели идеальной жидкости справедливо лишь для весьма небольших моментов времени. [c.66]

Для ускорения расчетов параметров диффузионных процессов может быть использована номограмма, приведенная на рис. 8. Следует отметить, что расчеты глубины взаимодействия по диффузионным характеристикам носят обычно весьма ориентировочный характер. Связано это с тем, что точность определения исходных диффузионных параметров невелика и в реальных случаях редко полностью соблюдаются все те условия, которые соответствуют классическому механизму диффузии (отсутствие зависимости коэффициента диффузии от концентрации, неизменность структуры материала, отсутствие фазовых и химических превращений и т. д.). [c.13]

Как до сих пор в основном развивались исследования по диссипативным структурам Шли по пути как увеличения числа уравнений типа реакция — диффузия , так и по пути все более усложненного (более нелинейного ) описания локальных взаимодействий. Форма областей же, в которых искались диссипативные структуры, оставались простыми и примитивными (на плоскости -- прямоугольник, круг). Но в окружающей нас природе эти формы встречаются крайне редко. Достаточно взглянуть на карты ареалов распространения различных видов (или популяций) растений или животных — до чего же причудливыми бывают их границы. Или излюбленный процесс ученых, занимающихся диссипативными структурами - морфогенез. Ведь только лишь на самых первых стадиях развивающийся организм имеет простую форму, затем формы резко усложняются. Заметим, кстати, что основное топологическое свойство простых форм, используемых в теории (круга, прямоугольника) — выпуклость, очень редко присуще реальным формам живой природы (будь то ареал обитания или развивающийся организм). С другой стороны, в 3 было показано, что даже простая система, динамика которой описывается одним уравнением, но в сложной области, где нарушено условие выпуклости, порождает диссипативную структуру. Заметим, что та же самая система, но помещенная в простую область диссипативной структуры, не порождает. [c.190]

Выделяющаяся при гидролизе известь может удаляться с водой и ослаблять структуру бетона происходит выщелачивание или так называемая белая смерть бетона, так как ооак щийся кремниевый гель 5/ 02-2// 0 не обладает вяжущими свойствами. Однако в реальных конструкциях полного извлечения извести из бетона не происходит из-за затруднённости диффузии воды через плотные слои бетона н зафязнёнпости воды растворёнными солями, в частности, карбонатами. Установлено, что находящаяся в порах бетона свободная вода представляет собой насыщенный или даже пересыщенный раствор извести с концентрацией 1,3... 1,7 мг/л, в котором не растворимы все алюминаты вплоть до четырёхкальциевого, а также все силикаты, начиная с двухкальциевого. Вследствие указанных причин выщелачивающая коррозия не представляет такой серьезной опасности, какой она представляется исходя из общих соображений о возможном гидролизе цементного камня. [c.132]

Существенна для ловедения и свойств металлических сплавов степень однородности состава структуры металла. Для характеристики строения сплавов и процессов, протекающих в них, обычно пользуются результатами среднестагистических измерений, например среднехимичеоким составом сплава, средним размером зерна металла, средним параметрам кристаллической рещетки, средней величиной коэффициента диффузии и т. д. Между тем реальные металлы и сплавы по своему строению неоднородны, и процессы, ведущие к изменению структуры, имеют локальный характер. [c.1119]

Построим теперь динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате, учитывающую продольное перемешивание фаз. В реальных аппаратах продольное перемешивание фаз объясняется рядом причин прежде всего различием скоростей движения фаз в разных точках аппарата и, кроме того, турбулентной диффузией фаз, уносом частиц одной фазы (например жидкости) потоком другой фазы (газа). Подробное теоретическое описание продольного перемешивания, учитывающее все перечисленные факторы, в настоящее время отсутствует. Для описания структуры потоков в аппарате обычно используют упрощенные модельные представления. Наиболее распространенными из них являются ячеечная и диффузионная модели. В данной книге для описания структуры потоков используем вторую из этих моделей, согласно которой перемешивание фаз в аппарате аналогично процессу диффузии. В диффузионных процессах при наличии градиента концентрации какого-либо вещества возникает поток этого вещества, называемый диффузионным потоком, который пропорционален градиенту концентрации. Поскольку процесс перемешивания аналогичен процессу диффузии, можно считать что и в насадочном аппарате возникает поток вещества определяемый законом Фика / = = —pZ)grad0, который в одномерном случае имеет вид / = [c.17]

Для выяснения особенностей диффузии в таких случаях рассмотрим часто применяемую упрощенную модель сплава внедрения, в которой кристаллическая решетка металла остается неизменной по структуре и геометрическим размерам при изменении концентрации впедренных атомов от нуля до величины, соответствующей полному заполнению междоузлий. При сравнении результатов такой теории с экспериментом нужно учитывать, что в реальных сплавах и соединениях концентрация впедренных атомов изменяется обычно в некоторых ограниченных интервалах, и пользоваться полученными формулами не для любых концентраций, а только для этих интервалов, в которых сделанные предположения оказываются более справедливыми. [c.265]

Термин Р. введён Дж. У. Гиббсом (1. У. С1ЬЬз, 1902) по аналогии между движением системы взаимодействующих частиц в фазовом пространстве и перемешиванием жидкостей ( растворителя и красителя ). При этом жидкости рассматриваются как непрерывные среды, неразрывные и несжимаемые реальные молекулярная структура и диффузия не учитываются. Бели в нач. момент жидкости не бьши перемешаны, то при любом возмущении (встряхивание, взбалтывание и др.) такая система с течением времени станет практически однородно перемешанной (рис. 2). [c.247]

Диффузионное спекание. Диффузионный механизм переноса вещества наблюдается три спекании большинства кристаллических фаз в отсутствии жидкой фазы. Происходит, как принято называть, твердофазовое спекание. Диффузионный механизм спекания самым тесным образом связан со структурой и н ичием дефектов в кристаллической решетке спекаемого материала. Чем больше дефектов имеют кристаллическая решетка и поверхность спекаемого кристалла, тем больше его поверхностная энергия. Реальные тонкоизмельченные кристаллические тела всегда различаются между собой величиной свободной энергии. При соприкосновении мельчайших кристаллических частиц в процессе нагревания происходит перенос вещества с большей свободной энергией в местах. контакта в направлении частицы с меньшей свободной энергией, так как по законам термодинамики всякая система стремится к выравниванию уровней энергии. Таким образом, движущей силой и энергетическим источником переноса вещества диффузией является разность значений свободной энергии в месте контакта вещества. [c.70]

В реальных сплавах ползучесть при температурах >0,5Т, не обязательно вызвана диффузией. Скорость высокотемпературной ползучести, обусловленной диффузией, зависит в большей или меньшей степени от коэффициентов самодиффузии (рис. 3.28). Коэффициент самодиффузии для у-железа с г. ц. к. решеткой (аустенит) меньше, чем для а-железа с о. ц. к. решеткой (феррит), поэтому скорость ползучести углеродистой стали резко изменяется при температуре превращения о. ц. к. -— г. ц. к. Коэффициент самодрффузии металлов D d помимо кр исталлической структуры зависит от таких параметров, как температура плавления (следовательно, AHgd) и атомная валентность. Жаропрочные сплавы, применяемые при высоких температурах, содержат тугоплавкие металлы — Сг, Ni, Со, Мр, W, Nb, Та. Наличие этих элементов в составе сплавов является одной из причин, обусловливающих малый коэффициент самодиффузии Dsd- [c.76]

Итак, интенсивность коррозии реального бетона зависит от его структуры. Она увеличивается при прочих равных условиях с ростом водоцементного отношения хю. Кроме того, интенсивность коррозии пО Вышается с ростом скорости диффузионно го переноса веществ, находящихся в растворе. Это значит, что при прочих равных условиях коррозия будет протекать тем быстрее, чем больше растворимость цементного камня, концентрация агрессивного раствора и чем больше значения коэффициентов диффузии. [c.61]

Реальное твердое тело, по представлениям П. А. Ребиндера [5], В. И. Лихтмана [6] и др., в процессе деформации ведет себя, как неоднородный гетерогенный материал, состоящий из двух фаз идеальной среды между дефектами и самих дефектов. Значение дефектов структуры в твердых телах очень велико, особенно в явлениях взаимодействия твердых тел с окружающей средой. Возрастание коэффициентов диффузии в деформированном металле целиком связано с образованием и развитием дефектов структуры — искажений кристаллической решетки и ультрамикротрещин. [c.112]

Вычисление энергии активации , необходимой для возникновения различных дефектов в кристаллах, представляет весьма больщой интерес. Как правило, теоретически вычисленные значения энергии не совпадают точно с величинами, определенными из эксперимента (из-за неизбежной идеализации реальной картины и ряда допущений, необходимых для проведения строгой математической обработки). Тем не менее подобная математическая обработка экспериментальных данных часто позволяет делат > важные заключения относительно структуры дефектов и механизма электропроводности, диффузии, природы диэлектрических потерь и т. д. [c.43]

Важное значение для объяснения явлений диффузии в металлах имеют представления, развитые П. А. Ребиндером, В. И. Лихт-маном [10—12] и др., о реальном твердом теле. Согласно этим представлениям для кинетики диффузионных процессов существенную роль играют микродефекты, имеющиеся в структуре кристаллического тела или возникающие при деформации. [c.24]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...