Энергия активации диффузии примеси замещения отличается от энергии активации самодиффузии, потому что в ней участвуют вакансии, связанные с примесью. Концентрация сA раствора влияет на коэффициенты диффузии компонентов DA и DB через концентрацию вакансий cV0(cA), через собственные частоты колебаний атомов и, главное, через энергию активации миграции UM. Соответственно различие энергии активации самодиффузии QB и диффузии примеси замещения QA составит AQ = (QB - QA) - (UVA + AUM) > UVA. В разбавленных растворах (сA << 1) обычно AQ/Q < 15%.
Термодинамическая активность примеси в растворе определяет как энергию связи UVA, так и температуру плавления раствора в сравнении с Tпл чистого металла. Поэтому из диаграммы состояния: по относительному изменению температур солидуса TS и ликвидуса TL с концентрацией сA раствора 0' = [d(TS + TL )/dcA]/2Тпл (Tпл - для чистого растворителя) — можно предсказать энергию активации диффузии примеси QА. Безразмерная энергия Q/kTпл меняется пропорционально 0' сводная для 53 систем (разбавленные ГЦК растворы в Al, Cu, Ag, Ni) зависимость (Q/kTпл) = (Q/kTпл)0 + (1,6 ± 0,14)0'. Для примеси, понижающей точку плавления (0’ < 0) энергия активации диффузии ниже, чем (Q/kTпл)0 для самодиффузии растворителя а для тугоплавкой — наоборот. Для ОЦК растворов (22 системы - растворы в Nb, Ta, Mo, W)* влияние примеси сильнее: (QА/kTпл) = (Q/kTпл)0 + (2,5 ± 0,37) При этом предэкспоненциальный множитель D0 немного (в 2...3 раза) увеличивается
В итоге близ точки плавления коэффициенты диффузии всех примесей замещения DА(Tпл) отличаются от коэффициента самодиффузии в пределах ±1 порядка. Ho из-за разного QА/kTпл разница в DА(T) нарастает с понижением температуры измерения.
Главная