Ktl-icon-tai-lieu

Khuếch tán và chuyển pha

Được đăng lên bởi thanhktcn9x
Số trang: 8 trang   |   Lượt xem: 11765 lần   |   Lượt tải: 135 lần
Chương I KHUẾCH TÁN VÀ CHUYỂN PHA TRONG VẬT LIỆU
1.1 Khuếch tán trong vật liệu
Khuếch tán là sự chuyển chỗ ngẫu nhiên của các nguyên tử ( ion,
phân tử) do dao động nhiệt
Khuếch tán của nguyên tử A trong chính nền loại nguyên tử đó (A) gọi là tự
khuyếch tán.
Khuếch tán của nguyên tử khác loại B với nồng độ nhỏ trong nền A gọi là
khuếch tán khác loại . Điều kiện để có khuếch tán khác loại là B phải hoà tan
trong A.
Khuếch tán của cả A và B
hỗ
Trong khuếch tán khác loại và khuếch tán tương hỗ luôn có dòng nguyên tử
theo chiều giảm nồng độ.
Khuyếch tán có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình công nghệ chế tạo
vật liệu như kết tinh, thiêu kết, tạo lớp bán dẫn p – n, …
Trong công nghệ xử lý nhiệt như ủ đồng đều thành phần, ủ kết tinh lại,
chuyển pha khi nung và làm nguội chậm, hoá già, hoá nhiệt luyện … và
trong sử dụng vật liệu: quá trình ôxy hoá, dão …
1.2 Định luật khuếch tán
1.2.1 Định luật Fick I và hệ số khuyếch tán
Định luật FickI nêu lên quan hệ giữa dòng nguyên tử khuếch tán J qua một
đơn vị bề mặt vuông góc với phương khuếch tán và Gradient nồng độ δc/δx:
dc

J = -D. dx = -Dgradc(1.1)
Trong đó:
- Dấu trừ chỉ dòng khuếch tán theo chiều giảm nồng độ
- D hệ số khuếch tán ( cm2/s)
Trong nhiều trường hợp:
D = D0.exp(-Q/RT)
2
D0: hằng số ( cm /s)
Q: hoạt năng khuếch tán
T: nhiệt độ khuếch tán (K)
R: hằng số khí ( R=1,98cal/mol)
Từ những trị số D0 và Q có thể xác định hệ số khuyếch tán D ở nhiệt độ bất
kỳ và đặc điểm của quá trình khuếch tán
Trên hình 1.1 biểu diễn sự phụ thuộc hệ số khuếch tán khác loại của Cu
trong Al trong hệ trục lgD ≈ 1/T

D1
cm²/s
-5

10

-11

10

-16

10

-21

10

100

200

300

500

1000 °C

Hình 1.1 Hệ số khuếch tán của Cu trong Al phụ thuộc và nhiệt độ

Bảng1.1 Số liệu thực nghiệm D0 và Q
Chất
khuếch
tán

Al
Zn
Fe
C
N
N
B
Ag
Na+
ClAg+
Ag+
O2
H2

Trong dung môi

Vùng nhiệt
độ, 0C

D0,
cm2/s

Al
450 ÷ 650
1,71
Cu
0,34
α – Fe
700÷750
2,00
α – Fe
500÷750
0,20
α – Fe
3.10-2
Cr
3.10-4
Fe40N40B20
1,1.10-8
Pd81Si19
2,0.10-6
NaCl
350÷750
0,5
NaCl
1,1.102
AgBr
1,2
GaAs
500÷1000 2,5.10-3
Polyetylen
2,09
Cao su tự nhiên
0,26

D ở nhiệt độ, cm2/s

Q,
Kcal/mol

5000C

2000C

34,0
45,5
60,6
24,6
18,2
24,4
82,8
29,9
38,0
51,4
16,0
9,0
12,2
6,0

4,5.10-10
1,5.10-13
8,0.10-18
2,8.10-8
9,0.10-9
4,0.10-11
3,0.10-15
1,2.10-13
2,8.10-11
1,7.10-13
5,0.10-6
-

1,8.10-12
1,2.10-10
1,8.10-9
1,0.10-7

Ở trạng thái rắn ( nhiệt độ < 6600C) D tăng rất nhanh theo nhiệt độ, còn ở
trạng thái lỏng DL thay đổi không đáng kể. Trong nhiều trường hợp D L được
xác đ...
Chương I KHUẾCH TÁN VÀ CHUYỂN PHA TRONG VẬT LIỆU
1.1 Khuếch tán trong vật liệu
Khuếch tán sự chuyển chỗ ngẫu nhiên của các nguyên tử ( ion,
phân tử) do dao động nhiệt
Khuếch tán của nguyên tử A trong chính nền loại nguyên tử đó (A) gọitự
khuyếch tán.
Khuếch tán của nguyên tử khác loại B với nồng độ nhỏ trong nền A gọi
khuếch tán khác loại . Điều kiện để có khuếch tán khác loại là B phải hoà tan
trong A.
Khuếch tán của cả A và B
hỗ
Trong khuếch tán khác loại khuếch tán tương hỗ luôn dòng nguyên tử
theo chiều giảm nồng độ.
Khuyếch tán có vai trò quan trọng trong nhiều quá trình công nghệ chế tạo
vật liệu như kết tinh, thiêu kết, tạo lớp bán dẫn p – n, …
Trong công nghệ xử nhiệt như đồng đều thành phần, kết tinh lại,
chuyển pha khi nung làm nguội chậm, hoá già, hoá nhiệt luyện
trong sử dụng vật liệu: quá trình ôxy hoá, dão …
1.2 Định luật khuếch tán
1.2.1 Định luật Fick I và hệ số khuyếch tán
Định luật FickI nêu lên quan hệ giữa dòng nguyên tử khuếch tán J qua một
đơn vị bề mặt vuông góc với phương khuếch tán và Gradient nồng độ δc/δx:
J = -D.
dx
dc
= -Dgradc(1.1)
Trong đó:
- Dấu trừ chỉ dòng khuếch tán theo chiều giảm nồng độ
- D hệ số khuếch tán ( cm
2
/s)
Trong nhiều trường hợp:
D = D
0
.exp(-Q/RT)
D
0
: hằng số ( cm
2
/s)
Q: hoạt năng khuếch tán
T: nhiệt độ khuếch tán (K)
R: hằng số khí ( R=1,98cal/mol)
Từ những trị số D
0
Q thể xác định hệ số khuyếch tán D nhiệt độ bất
kỳ và đặc điểm của quá trình khuếch tán
Trên nh 1.1 biểu diễn s ph thuộc hệ số khuếch tán khác loại của Cu
trong Al trong hệ trục lgD ≈ 1/T
Khuếch tán và chuyển pha - Trang 2
Để xem tài liệu đầy đủ. Xin vui lòng
Khuếch tán và chuyển pha - Người đăng: thanhktcn9x
5 Tài liệu rất hay! Được đăng lên bởi - 1 giờ trước Đúng là cái mình đang tìm. Rất hay và bổ ích. Cảm ơn bạn!
8 Vietnamese
Khuếch tán và chuyển pha 9 10 974