Необходимо отметить, что диффузия в реальных технологических процессах происходит при температурах, достаточных для возврата и даже рекристаллизации деформированных металлов, снижающих или устраняющих совсем искаженность кристаллической решетки.
Кроме поля напряжений (деформаций) на диффузионную подвижность атомов в твердых телах могут другие поля, в частности электрические.
При изучении диффузии Сu в Ge обнаружено, что при температуре выше 8000С наложение электрического поля приводит к смещению концентрационной кривой в сторону отрицательного электрода. При температуре ниже 8000С такого смещения не наблюдали. Обнаруженная закономерность позволяет считать, что при высокой температуре Сu присутствует в Ge в виде положительных ионов.
Зависимость коэффициента диффузии от симметрии кристаллической решетки. Металлы и сплавы представляют собой совокупность кристаллов разных размеров, которые могут быть расположены относительно друг друга различным образом. Если размеры этих кристаллов малы и расположены они так, что не образуют текстуры, то предположение об изотропности при диффузии в таком материале справедливо. При рассмотрении же диффузии в монокристалле следует иметь в виду его симметрию (пространство, где происходит диффузия, уже не изотропно). в общем случае суммарные диффузионный поток и градиент концентрации могут оказаться направленными не параллельно. В этом случае надо считать, что каждая из компонент потока зависит от всех компонент градиента концентрации:
(5.18)
Рассмотрим монокристалл с кубической решеткой. Систему координат выберем так, чтобы она совпадала с ребрами элементарной ячейки. Благодаря симметрии кубической решетки оси х, у и z неразличимы. Отсюда сразу следует, что D11=D22=D33. Свойством кубической решетки является также то, что при i≠l Dij=0. Таким образом, используя только свойства симметрии кубических решеток, можно показать, что они являются изотропными для процессов диффузии. Решетки с другой симметрией не изотропны. Для гексагональных кристаллов D11=D22≠D33, т. е. имеется изотропность только в плоскости базиса. Аналогичная картина наблюдается и в тетрагональных решетках. В ромбических решетках все три коэффициента диффузии (D11, D22 и D33) различны.
Таким образом, в случае текстуры металла с не кубической симметрией решетки значения коэффициентов диффузии следует привязывать к типу и направлению оси текстуры. Для металлов с кубическими решетками анизотропию диффузии можно наблюдать при возникновении в материале одноосного напряженного состояния, на что обратил внимание М. А. Кривоглаз.
§ 5.2. АТОМНАЯ ТЕОРИЯ ДИФФУЗИИ
Да сих пар мы рассматривали диффузию как статистический эффект, в результате которого происходит макроскопическое изменение концентрации в какой-то части тела.
Предположим, что диффузия – эта результат периодических перескакав атомов из одного узла решетки в другой. Если это действительно так, то, используя математическую обработку модели процесса диффузии в виде атомных случайных перескакав, можно найти связь между измеряемыми макроскопическими коэффициентами диффузии, частотой и длиной перескакав диффундирующих атомов. Таким образом, диффузионный опыт можно использовать для изучения атомных процессов и меж атомных взаимодействий.
Случайные перемещения и коэффициент диффузии.
Рассмотрим для простоты линейную модель диффузии. Отметим, что перемещения атомов в этом процессе подчиняются тем же законам, что и броуновское движение частиц, взвешенных в жидкости. Проблема броуновского движения, или, как ее иногда называют, проблема случайных блужданий, впервые была рассмотрена в 1095 г. Смолуховским и Эйнштейном.
Пусть атомы растворен нага компонента В сплава в начальный момент находятся на плоскости РР (рисунок 5.3) и далее через равные промежутки времени τ0 перескакивают в направлении, перпендикулярном к этой плоскости, на расстояние δ с равной вероятностью как вправо, так и влево.
Рисунок 5.3 – Схема перескоков атомов при их случайных
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.