пор она повышена:
(1-12)
где уп —
поверхностная энергия поры; /?п — радиус кривизны поры. § 5. Диффузия
Диффузией называется перемещение
атомов в металле (сплаве) на расстояния, превышающие средний параметр его
кристаллической решетки. Процесс движения атомов в металле под действием
теплового возбуждения является самодиффузией. Перемещение атомов
примесей, сопровождающееся изменением концентрации элементов, называется
собственно диффузией, или гетеродиффузией.
Большинство явлений, протекающих
в металлах и сплавах, носят диффузионный характер. К ним относятся
кристаллизация, фазовые превращения, пластическая деформация.
В основе процесса диффузии в
металлах лежит атомный механизм. Предложено несколько моделей
диффузионного движения атомов. Согласно циклическому механизму диффузия
представляет собой совместное перемещение группы атомов, меняющихся
местами по кругу. По обменному механизму диффузии соседние атомы меняются
местами. Вакансионный и межузельный механизмы заключаются в обмене атома
местом соответственно с вакансией и межузельным атомом. В металлах
самодиффузия и диффузия атомов примесей с большими радиусами
осуществляются преимущественно по вакансионному механизму, а
перемещение атомов примесей, имеющих малые радиусы,— по
межузель-ному.
Количество атомов, проходящих в
единицу времени через единицу площади поверхности раздела (поток вещества
/), описывается первым уравнением Фика:
(1.13)
где й
— коэффициент диффузии (самодиффузии); ас1йх — градиент
концентрации элемента. Знак «минус» указывает, что диффузия протекает
в направлении, противоположном градиенту концентрации элемента.
Экспериментально показано, что коэффициент диффузии зависит от
температуры:
(1.14)
Здесь О0 —
константа; @ — энергия активации диффузии; — газовая постоянная. Если
градиент концентрации изменяется во временит, то процесс диффузии
описывается вторым уравнением Фика
(1.15)
Важным фактором, определяющим
возможность перехода атома из одного положения в другое, является
энергетический барьер, который при этом надо преодолеть. Энергия активации диффузии 0 характеризует энергию связи
атомов в кристаллической решетке. Чем выше значение (2, тем больше
энергия, необходимая для перемещения атома. Эту энергию атом может
получить от соседей, с которыми у него происходит непрерывный обмен
кинетической энергией.