Новости

Новости

Потоки вакансий при взаимодиффузии


В макроскопическом диффузионном слое в бинарном растворе сA + сB = 1 и grad сA = -grad cB. При неравных коэффициентах диффузии DA=/=DB не равны и потоки: jA + jB = -(DA grad cA + Db grad cB) = (DB - DA) grad cA =/= 0. Сохранение вещества обеспечивает поток вакансий jV, так как градиент концентрации grad сAсоздает и градиент равновесной концентрации вакансий grad cV0(cA). Соответствующее пересыщение вакансиями в любой точке зоны умеренное: AcV/cV0 < 0,5, но поток jV вызывает согласованное действие их источников и стоков, разнесенных на макроскопическое расстояние (толщина диффузионного слоя h от 10в-3 до 1 мм).
Столь дальние потоки вакансий равносильны самодиффузионному “течению вещества” с изменением объема (эффект Френкеля), т. е. пластической деформации со скоростью е* = jV/h (задача 36), вызванной “химическими” силами. Оно может проявляться в образовании пор в объеме или ямок на поверхности кристалла, в перемещении частиц включений, поглощающих вакансии на своей поверхности (эффект Киркендалла), в перемещении дислокаций, рождении петель дислокаций и дефектов упаковки. Взаимосвязь потоков вакансий и вещества описывается общими методами термодинамики необратимых процессов, но сложность в том, что для вакансий нет закона сохранения.
При росте или растворении частиц другой фазы объемный эффект превращения снимается совместно потоками вещества и вакансий. Если поверхность раздела фаз - сплошной фронт, на ней возможно накопление вакансий с образованием пор. Они приводят, например, к отслаиванию защитного слоя окалины на жаростойких сплавах Feа -Cr - Al, а устраняются введением 0,01...0,1 %Y или Sc, имеющих большую энергию связи с вакансией.