ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диффузия в твердых телах из "Физическая химия" Наибольшую трудность представляет описание диффузии в кристаллическом твердом теле. Трудно представить себе, как могут колеблющиеся атомы в условиях плотной упаковки перемещаться по решетке твердого тела. [c.267] В настоящее время предложены четыре механизма блужданий в твердом теле 1) обмен с вакансией 2) движение по междоузлиям 3) обмен атомов 4) циклическое перемещение атомов. Первые три механизма были впервые предложены Я- И. Френкелем, а четвертый Т. А. Лебедевым. [c.267] Наличие вакансий приведет к увеличению энтропии, так как они могут быть распределены различным образом по решетке. Число вакансий растет с температурой и при температуре плавления может достигнуть десятых процента от общего числа узлов. [c.268] занимающий соседний с вакансией узел, может переместиться в вакансию. Такие блуждания определяют диффузию по первому из указанных механизмов. По второму механизму атом может покинуть свой узел и оказаться между узлами. Совершив некоторый путь, атом может вновь занять какой-нибудь свободный узел или вытеснить из узла атом, который начнет двигаться по междоузлиям. [c.268] Согласно третьему механизму, два соседних атома могут обмениваться местами, а согласно четвертому — некоторый цикл атомов может совершить вращение, при котором каждый атом перемещается на место соседнего. [c.268] Общим для всех механизмов является то, что для совершения колеблющийся атом (или несколько атомов) должен иметь некоторый избыток энергии. Действительно, при отсутствии такого избытка атом не может оторваться от своего узла, переместиться в вакансию, обменяться с соседним атомом или выйти в междоузлия. [c.268] Параметр Е носит название энергии активации диффузии. Она определяет температурную зависимость коэффициента диффузии. Величину называют предэкспоненциальным фактором (множителем). Он определяет значение коэффициента диффузии при весьма высоких температурах. Так как величина перескока для ряда механизмов диффузии определяется периодом решетки с1, то Оо = = кй. [c.268] При этом мы не учитываем, что атом (илй рупйа аТомов), совершив перескок, имеет некоторую вероятность совершить вслед за этим обратный перескок. Поэтому в выражение для должен входить фактор корреляции /, по величине меньший единицы. Естественно, что / зависит от механизма диффузии. Расчеты показывают, что, например, для гранецентрированной решетки при ва-кансионпом механизме диффузии / = 0,78. [c.269] Для определения этих двух важнейших характеристик диффузии (Е и 0 ) необходимо измерить температурную зависимость коэффициента диффузии. [c.269] Характер температурной зависимости коэффициента диффузии не может быть критерием для установления механизма диффузии, так как он одинаков для всех механизмов. Однако величины Е н О а могут быть такими критериями. [c.269] Наименьшее значение энергии активации при циклическом механизме отвечает 1сольцу, включающему четыре атома, и равно 80 ккал/моль. Только расчет для механизма вакансий дал близкий к опытному значению результат 64 ккал/моль. Таким образом, сравнение рассчитанной энергии активации с опытом показывает, что в плотноуиакованных решетках (медь — гранецентрированная решетка) наиболее вероятным оказывается механизм вакансий. К аналогичным выводам приводит рассмотрение результатов расчета величины Од (см. гл. XVI). [c.269] Вернуться к основной статье