Определение самодиффузии

Кроме рассмотренного ранее процесса образования графита непосредственно при кристаллизации, возможен и другой способ образования графита. Как уже неоднократно указывалось, цементит — неустойчивое соединение и при определенных условиях (определенной температуре) распадается с образованием аустенита и графита или феррита и графита. Для осуществления этого процесса требуется диффузия углерода к центрам кристаллизации графита и самодиффузия железа от мест, в которых графит выделяется. [c.207]

При выводе этого закона принимали, что коэффициент диффузии не зависит от концентрации, что справедливо только для самодиффузии. Поэтому это уравнение должно решаться и решено для определенных граничных условий диффузии. [c.27]

Рекристаллизация начинается при нагреве свыше температуры рекристаллизации Грек, составляющий 0,4 т. е. когда становится заметной скорость самодиффузии. Процесс термически активирован, т. е. для образования зародышей зерен и их роста требуется определенная энергия активации, поэтому он получает развитие в металле, претерпевшем определенную критическую пластическую деформацию (около 5...10%), другими словами, после накопления в металле некоторого минимума энергии. С увеличением степени деформации снижается энергия активации рекристаллизации и несколько понижается Грек. Это приводит к увеличению скорости рекристаллизации. [c.507]

Впервые искусственные радиоактивные изотопы ( меченые атомы) были применены во второй половине. ЯО-х годов при проведении экспериментальных физических и химических исследований. Метод меченых атомов теперь широко используется для изучения структуры молекул, прослеживания некоторых физических превращений (явлений самодиффузии при плавлении и застывании кристаллических веществ, деформации и рекристаллизации металлов, разупрочнения сплавов при высоких температурах), выявления внутреннего механизма химических реакций и т. д. Этот же метод успешно применяется в практике биологических и физиологических исследований, внося существенные коррективы во многие ранее сформировавшиеся представления о динамике процессов, протекающих в живых организмах. Несколько позднее он все более широко стал использоваться в прикладных научно-технических исследованиях при изучении процессов доменного и сталеплавильного производств, износа деталей машин, качества красителей в текстильном производстве и пр. Столь же широко проводятся различные агрохимические исследования с применением меченых атомов (определение усвоения растениями долей азота, фосфора и других питательных веществ из почвы и из вносимых в нее удобрений, выяснение действия ядохимикатов). Наконец, по величинам радиоактивного распада элементов горных пород — природных изотопных индикаторов — осуществляются геологические исследования. [c.189]

Процесс образования силицида никеля в вакууме имеет три стадии. Вначале при температурах выше 1073 К никелевое покрытие разбивается на шарообразные частицы подобно тому, как уже было описано для усов сапфира с никелевым покрытием (разд. II, Г) и углеродных волокон с тем же покрытием (разд. III, В, 2). На второй стадии частицы никеля приобретают фасетчатую форму, причем особенно быстро это происходит в интервале температур 1173—>1373 К. Оценив время, необходимое для появления фасеток на частицах никеля при различных температурах, получаем из уравнения скорости реакции (разд. II, А,2) энергию активации 109 кДж/моль (рис. 22). Предполагается, что это — энергия активации самодиффузии в частицах никеля. На третьей стадии усы смачиваются никелем, и для этого процесса из уравнения скорости реакции получена энергия активации 310 кДж/моль (рис. 22). Эта величина меньше энергии активации диффузии никеля в углеродное волокно (461 кДж/моль), определенной в аналогичных условиях. [c.426]

Определение кажущейся энергии активации процесса накопления повреждений, проведенное по кинетическим кривым изменений объемной доли микропор, на первой стадии отжига показало, что эта величина сопоставима с энергией активации самодиффузии а-железа и равна 272 кДж/моль. [c.251]

На рис. 6.5 приведены кинетические кривые залечивания пор в у-области. Видно, что при Т>Асз, + (50+70 °С) в пределах 5—10 мин вьщержки концентрация пор уменьшается почти в 2 раза. Энергия активации процесса залечивания на этой стадии определенная по углу наклона кинетических кривых, составляет 175 кДж (г ат), что близко к энергии активации пограничной самодиффузии железа. Дальнейшее залечивание в значительной степени затормаживается. [c.254]

Поскольку для рассматриваемого случая можно считать, что процесс зарастания царапины осуществляется за счет поверхностной самодиффузии [1, 2], то для определения коэффициента поверхностной самодиффузии 7), можно воспользоваться соотношениями, полученными в работе [2] и экспериментальными результатами, приведенными в табл. 1. [c.55]

Меченые атомы и соединения позволяют судить о поведении элементов в самых различных процессах. Радиоактивные изотопы могут быть использованы для контроля износа деталей машин и режущего инструмента, для исследования движения газов и шихтовых материалов, для оценки износа футеровки металлургических печей, для выяснения распределения серы и фосфора в сплавах, для разработки оптимальных режимов перемешивания сплавов и т, д. Меченые атомы используются для определения физико химических характеристик металлов и сплавов — упругости пара, коэффициентов диффузии и самодиффузии, диффузии металлов в окисные пленки, взаимной растворимости металлов и др. [c.429]

Пригар образуется в определенный период затвердевания поверхностного слоя отливки. Поэтому этот процесс необходимо рассматривать с точки зрения химической кинетики и капиллярных явлений, обусловливающих образование продуктов взаимо-действия жидкого металла с облицовкой формы. Известно, что образование химических соединений определяется подвижностью ионов и электронов взаимодействующих компонентов (фаз). Ионы железа, марганца и других компонентов жидкого металла характеризуются повышенной активностью и большими значениями коэффициентов диффузии и самодиффузии, вследствие чего интенсивно диффундируют в рабочий слой формы. [c.107]

Диффузией обычно называют перемещение атомов в растворе, при котором происходит самопроизвольное выравнивание концентрации, хотя возможно диффузионное перемещение и с увеличением градиента концентрации. Поэтому более общим будет такое определение диффузия — процесс установления равновесной концентрации внутри фаз. Самодиффузия — это перемещение атомов в собственной кристаллической решетке металла или раствора без изменения концентрации, иначе — выравнивание изотопного состава (т. е. перенос радиоактивных атомов того же сорта, что и атомы основного металла). [c.87]

Применение радиоактивных изотопов в качестве открытых источников излучения. В шахтных печах износ кладки, скорость перемещения шихты. В печах для рафинирования перемещение материала, определение количества (например, шлака). В кокильном литье — для исследования процессов кристаллизации при затвердевании. Исследование пор очистка, введение примесей, разделение. Диффузия — определение коэффициентов самодиффузии. Износ, коррозия, отгонка -материала, образование окалины, окисление. [c.213]

В качестве основы для теоретического определения коэффициентов бинарной диффузии был избран метод линейной теории реакций (метод Кубо). По этому методу в приближении классического газа, условием которого является малое время взаимодействия частиц, а также на основе того факта, что в первом приближении оператор столкновений зависит только от разноименных взаимодействий для самодиффузии, аналогично 17] получено [c.47]

Независимо от экспериментов по закалочному упрочнению были проведены исследования по определению избыточных вакансий с помощью измерения электросопротивления, выполненные для определения независимо друг от друга энергии образования и энергии активации миграции вакансий с целью подтверждения вакансионного механизма самодиффузии в гранецентрированных кубических металлах [7[ . [c.189]

В случае твердых растворов замещения ситуация оказывается более сложной. Для бинарного твердого раствора замещения, состоящего из компонент Л и В, различают пять коэффициентов диффузии. Наряду с коэффициентом взаимной (химической) диффузии О это парциальные коэффициенты диффузии обеих компонент и и коэффициенты самодиффузии этих компонент О и О. Между всеми упомянутыми коэффициентами существуют определенные соотношения (см.,например, [85]). Естественно, возникают вопросы, какой из этих коэффициентов диффузии характеризует температурную зависимость скорости ползучести данного твердого раствора, а также какой вклад в эту температурную зависимость вносят отдельные коэффициенты диффузии. [c.53]

Результаты изучения процесса окисления графита при температурах выше 2200° С показали, что в этих условиях начинает проявляться процесс диффузионного выноса углерода из объема твердого тела к реагирующей поверхности [161, с. 186—196]. В этой же работе определен коэффициент самодиффузии углерода. Его значения для различных температур приведены ниже [c.83]

В настоящее время мы продолжаем исследования, имеющие своей целью точное определение коэффициентов самодиффузии серебра и брома. [c.46]

Экспериментально установлена зависимость прочности сварного соединения от удельного давления и температуры сварки. Увелич ение давления повышает прочность соединения только до определенного предела, а затем снижает.ее. Таким образом, характеры зависимости от давления глубины зоны диффузии и прочности соединения совпадают. Возможно, это объясняется одинаковым влиянием давления на диффузию и самодиффузию (рис. 14). [c.27]

Упорядочение твердых растворов. Было отмечено (см. с. 136), что в твердых растворах при охлаждении возможно изменение расположения атомов — происходит упорядочение. На каждый атом растворяющегося компонента приходится определенное число атомов растворителя. При нагреве вследствие процесса самодиффузии атомы хаотично перемещаются внутри кристалла и его упорядоченность нарущается. На диаграмме область упорядоченного твердого раствора отделяют пунктирной линией, упорядоченный и неупорядоченный твердый раствор отмечают одной и той же буквой (например, а и а, р и р ) . [c.149]

Уравнение (140) с определенным приближением оправдывалось для всех исследованных случаев самодиффузии в чистых металлах. [c.190]

Таким образом, предел усталости выступает как одна из характеристик прочности в функции температуры плавления и энергии активации самодиффузии. Это подтверждается тем, что в определенных интервалах температур температурная зависимость отношения — (где и — текущие значения пре- [c.151]

Накапливающиеся в процессе пластической деформации дислокации не могут исчезнуть сами собой путем обратного скольжения после снятия нагрузки. Они удерживаются за счет своеобразной блокировки, сохраняющейся до тех, пор пока образец не будет нагрет до определенной температуры, при которой возможны процессы самодиффузии (дислокации атермичны). [c.112]

Выражение + fii) (fA + слабо зависит от и при ria, а также при > fii, Р-х > 1 2 стремится к единице при < [ 1, < 1 2 стремится к постоянной величине Yv-Jv-i Если считать, что в первом и третьем уравнениях (10) коэффициенты 0,003 обусловлены ошибкой в определении к. д., то формула (12) объясняет эмпирическую зависимость (10). Более того, из формулы (12) следует, что закономерности (10) будут справедливы и при других температурах. Формула (12) показывает также связь между коэффициентами диффузии и самодиффузии газов, как это установлено и проверено нами в [4, 7]. Если записать формулу (12) для двух диффундирующих систем газов 1 — 2 и 3—4, то, взяв произведение D12D34 и исключая из его правой части постоянные величины А, через D , D14, D23, D24, Dji, D22,A-)3, D34, при тех же самых значениях давления и температуры получим следующее соотношение между коэффициентами диффузии [c.185]

Коэффициент самодиффузии i-ro вещества — предельное значение коэффициента взаимной диффузии Lfij отличающихся частиц (/, /), который, в свою очередь, является важной характеристикой массообменных процессов в смесях веществ. Именно в силу предельности искомой величины для определения /)г, г приходится применять специфические методы исследования (изотопные, ядерного магнитного резонанса и др.), а сами исследования обычно носят академический характер. Вместе с тем продолжаются поиски приемлемых для практических расчетов соотношений связи между Di,j и Оц и корреляций Dii Qy Т), позволяющих предвычислять коэффициенты самодиффузии и взаимной диффузии в широкой области состояний [5.17, 5.65 и др.]. Так, в 0.36, 5.17] на основании численного анализа опытных данных о Du и взаимной диффузии в бинарных системах Di,2 разработано следующее соотношение связи для газовой фазы [c.20]

Г — напряжение трения в решетке [63]. И в том, и в другом случае энергия активации ползучести приобретает значение, близкое к энергии активации самодиффузии. Аналогичные различия в энергии активации ползучести многокомпонентного сплава и энергии самодиффузии в его матрице замечены у дисперсно упрочненных сплавов типа TD—Ni или А1—AljOj. Похоже, что у этих сплавов существенную роль играет показатель вытянутости зерен (ПВЗ), поскольку с его ростом увеличиваются и Q, и п. Правда, разброс данных в этом случае очень велик (см. рис. 3.7) [38]. В последующих работах показали, что пороговое напряжение (Г у нескольких сплавов, упрочненных дисперсными оксидными частицами, линейно возрастало с увеличением ПВЗ [64]. Сделано предположение, что для сплавов такого рода величина (Г -более приемлемый критерий, чем напряжение, вызывающее определенную деформацию в течение заданного времени. [c.118]

В табл. 14 сравниваются экспериментально определенные значения энергии активации самодиффузии Q с энергиями образования и перемещения вакансий. Величина Affm определена на основании данных о кинетике исчезновения избыточных вакансий после закалки (гл. II). [c.95]

Эти соотношения столь же существенны, как и (1П.17). Связь Q с температурой плавления, по-впдииому, отражает то обстоятельство, что диффузионный перескок происходит тогда, когда смещение колеблющегося атома достигает критической величины (аналогичный подход к плавлению принадлежит Лин-деману) . Связь лее Q с теплотой испарения АЯисп возникает потому, что при диффузионном перескоке атом должен частично разорвать связи с соседями (при испарении связи рвутся полностью). Поэтому энергия активации самодиффузии в определенной мере характеризует прочность связи атомов в решетке и должна расти с теплотой испарения. [c.97]

Клоцман [113] развил методику определения параметров диффузии вдоль межзеренных границ и одиночных дислокаций. Исследование с помощью радиометрического послойного анализа объемной (950—770° С), граничной (490—290° С) и дислокационной (190—100° С) самодиффузии серебра показало, что энергии активации двух последних в пределах точности опыта равны друг другу и составляют около одной трети от энергии активации объемной диффузии, а предэкспоненциальные множители на несколько порядков ниже, чем для объемной самодиффузии. По мнению авторов, это указывает на близость структуры ядра дислокации и тех областей межзеренного сочленения, в которых локализуется ускоренная диффузия, и служит подтверждением представления о кооперированном элементарном акте диффузии по структурным дефектам металлов с г. ц. к. решеткой и низкой энергией дефектов упаковки. [c.125]

Особый интерес в связи с проблемой жаропрочности и окисления, при высоких температурах представляет применение радиоактивных изотопов для исследования диффузионного перемещения атомов в кристаллической решетке металлов. Впервые стало возможно о пределение параметров самодиффузии, определение диффузионных характеристик без разрушения образца в настоящее в,ре мя, описанр несколько десятков различных методик определения диффузионных кон< тант, основанных на использовании меченых, атомов [58, 59]. [c.466]

Значения U, с одной стороны, близки к энергии активации диффузии углерода в 7-фазе (примерно 126 кДж/моль), с другой - к энергии активации а ->7-перестройки решетки (примерно 147 кДж/моль). Таким образом, возникают трудности в описании механизма превращения на основании величины U. Установленное значение энергии активации может рассматриваться и как доказательство контролирования а -> 7Ч1ревращения диффузий углерода в 7-фазе, и как доказательство определяющего влияния решеточного перехода. Есть немало примеров, подтверждающих ненадежность отождествления механизмов разных процессов на основании совпадения величин их энергии активации [98 . При одном и том же механизме превращения энергия активации в зависимости от полноты релаксационных процессов и образующейся на межфазной границе дислокационной структуры может меняться от близкой к нулю, свойственной мартенситным переходам, до значений процессов самодиффузии [ 22]. Таким образом, определение таких характеристик превращения, как энергия активации и скорость роста кристаллов новой фазы, еще не позволяет сформулировать однозначных заключений о механизме фазового перехода. [c.75]

Особого внимания заслуживает то, что при высоких температурах (>0,5Г, ) энергия активации ползучести, определенная на рис. 3.26 (АЯс = 145 кДж/мол), равна энергии активации самодиффузии (АЯ = 147 кДж/мол). Дорн и Шерби с сотруд. определили энергию активации ползучести АЯс при температурах >0,57 т и для других металлов получили величины [29, 45, 48] близкие к энергии активации самодиффузии АЯ . Эти результаты приведены на рис. [c.75]

Необходимо также отметить, что присутствие второй фазы не является необходимым для возникновения сверхпластичности. Например, Гифкинс [131] обнаружил, что сплавы, образующие твердые растворы из свинца и таллия (в основном РЬ — 2,5%Т1), проявляют, сверхпластичность. Устойчивость размера зерен была приписана в этом случае ограничению активности мантией зерна, что оставляло ядро зерен в неде-формированном состоянии и препятствовало рекристаллизации. Наконец, энергия активации скорости деформации часто меньше, чем энергия активации самодиффузии решетки (описание экспериментальных методов определения Q см. в [252]). [c.232]

Анализ уравнений, используемых для определения параметров диффузии и описание диффузионных процессов (самодиффузии, диффузии в двухкомпонентном растворе, многокомпонентной диффузии), показывает, ЧТО они справедливы в предположении о наличии только равновесной концентрации вакансий [29]. В состоянии теплового равновесия, т. е. когда свободная энергия системы решетка — вакансия минимальна, концентрация вакансий определяется изменением гиббсовой энергии их образования [c.19]

Приведенные выше экспериментальные данные и их обсуждение свидетельствуют о том, что дивакансйи должны быть вполне стабильны. Поэтому за время своей жизни они будут встречаться с другими вакансиями или комплексами вакансий. Однако небольшие комплексы, образующиеся при столкновении дивакансий с вакансиями или их комплексами, нестабильны и стремятся к распаду, если они не присоединят добавочных дивакансий. Дивакансии являются важным мигрирующим дефектом при общей концентрации вакансий выше 10 ат. %. Измерения эффективной энергии активации, которые обсуждались в предыдущем разделе, также подтверждают этот вывод. Эта модель образования вакансионных скоплений оправдывается по крайней мере для концентраций вакансий, получаемых при закалке с 600° С при закалке с 500° С наблюдаются отклонения. Преобладание дивакансий в образцах, закаленных с таких низких температур, может соответствовать только выбору высоких энергий связи, таких, как 0,3 эв. Величина энергии связи может быть и больше. Однако верхний предел не может быть намного выше указанного, так как тогда не будет соответствия с результатами, полученными при изучении самодиффузии. Если бы определение энергии активации могло быть проведено при концентрации вакансий, значительно меньшей, чем в экспериментах, приведенных в разделе 1.3, то переход [c.21]

Атомный механизм диффузии в кристаллах можно представить как особый механизм обмена мест. Процессы диффузии могут происходить в веществах, состоящих пз атомов одного вида, например, путем выравнивания различных кинетических энергий атомов (аналогично броуновскому движению молекул в жидкостях). Этот процесс обмена мест называется самодиффузией. Чтобы частица, находящаяся в узле решетки, могла покинуть свое нормальное место, необходимо, чтобы частица приобрела определенную энергию (энергию активации). Энергии активации особенно низки для частиц кристалла, находящихся на поверхности, так как они имеют меньше связей, чем атомы внутри кристалла. Поэтому нужно учитывать повышенную подвижность на поверхности (поверхностная диффузия или диффузия Фоль.мера). Повышенная подвижность собственных и чужеродных частиц на новерхности кристалла будет подробно изложена в главе 14.3. [c.233]

В большинстве случаев число переноса электронов Тэ приблизительно равио единице, тогда как числа переноса ионов Тк и имеют малую величину (меньше 10 ), так что их экаперимен-тальное определение сопряжено с большими трудностями. Другая возможность заключается в определении ионной подвижности В, из данных для скорости самодиффузии ионов [372]. Таким образом, Вагнер [372] получил для скорости уравнение, выра- [c.127]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...