Difuzia este procesul de propagare spontană a substanței într-un mediu gazos, lichid sau solid. Fenomenele de acest gen legate de transferul de masă, sunt cauzate în principal de mișcarea termică a moleculelor și atomilor.
Substanțele lichide și gazoase schimbă locurile atomilor și moleculelor este relativ ușor, deoarece legătura dintre aceste particule slăbite sau complet rupte. Corpurile solide cristaline fixate poziții ale atomilor în rețeaua cristalină, și mișcarea atomilor individuali ai substanței are loc mai puțin intens decât în lichid sau gaz.
Pentru difuzia metalului care are nevoie de substanța difuzând pentru a forma o soluție solidă cu ei. din metal atomii de asemenea muta și schimba pozițiile la mișcarea termică, într-un proces numit auto-difuzie.
În cele mai multe cazuri, difuzarea continuă în direcția reducerii concentrației de substanță, dar în anumite condiții și pot merge în direcția de creștere a acesteia. În primul caz, există o distribuție uniformă a substanțelor pe volumul de solvent în al doilea caz - separarea componentelor.
In metale solide sunt trei moduri posibile de difuzie a atomilor în rețeaua solventului:
- datorită atomilor adiacenți simplu interschimbarea;
- datorită pătrunderii în spațiul dintre atomii nodurilor de cristal cu zăbrele;
- prin deplasarea poziției, care are ca rezultat deplasarea și atomi.
Difuziunea este realizată în mod avantajos în a treia cale.
Viteza de difuzie este determinată de cantitatea de substanță difuzând printr-o unitate de suprafață a interfeței pe unitatea de timp. Conform primei legi a lui Fick:
cantitatea de substanță dM, difuzată într-un timp dt prin dS elementului de suprafață este proporțională cu gradientul de concentrație.
legea lui Fick este valabilă pentru concentrații mici și substanța difuzând, departe de concentrația de saturație.
Semnul „-“ în ecuație arată că veniturile de difuzie într-o direcție de scădere a concentrațiilor (direcția gradient de concentrație nu coincide cu direcția de difuzie).
Coeficientul de proporționalitate D [cm2 / sec] se numește un coeficient de difuzie. Coeficientul de difuzie - cantitatea de substanță de difuziune printr-o unitate de suprafață pe unitatea de timp, atunci când diferența de concentrație este egală cu unitatea. Aceasta depinde de natura aliajului, dimensiunea granulelor, și este deosebit de puternică asupra temperaturii. Dependența de temperatură a coeficientului de difuzie se supune legii exponențiale:
în care Do - factor de pre-exponențială, a cărui magnitudine este determinată de tipul de rețea cristalină; E - energia de activare, kcal / g-atom;. R - constanta de gaz; T - este de temperatură, K
energia de activare difuziune caracterizează energia de legare a atomilor în rețeaua cristalină. Cu cât valoarea E mai mult cantitatea de energie necesară pentru tranziția de la primul atom din poziția de echilibru zăbrele la altul este aceeași poziție de echilibru. Necesar pentru a muta excesul atomul dobândit energie din vecinii săi datorită schimbului continuu de energie cinetică cu atomi învecinate.