ES - енергія, яка необхідна для того, щоб видалити атом з вузла решітки всередині кристала на його поверхню. Щоб утворити в одиниці об'єму кристала «n» вакантних вузлів необхідно затратити енергію n =U (внутрішня енергія), N - число атомів в кристалічній решітці.
Повне число способів, якими можна видалити «n» атомів з одиниці об'єму кристалічної решітки можна виразити співвідношенням:
 ;
Оцінимо порядок цих величин.
Для металів Ei ≈1еВ, тоді при T = 1000 K отримаємо
При T= → 
Здається, що це дуже мала частка вакансій. Але, якщо врахувати, що в 1  твердого тіла міститься 1 атомів, то число вакансій в 1 складе  одиниць.
2.3.2 Групові процеси обміну місцями.
Крім розглянутих вище одиночних і парних процесів обміну місць можливі так звані "кільцеві" або "групові" процеси, енергетично більш вигідні в об’ємноцентрована (ОЦ) і гранецентрована (ГЦ) решітках (Рис 2.3).
Розглянуті кільцеві механізми дифузії можуть мати місце як в однорідних, так і в гетерогенних системах (твердих розчинах) і при певних умовах. Енергія активації групових процесів виявляється хоча і більше ніж для одиночних, але порівнянна. Оціночні розрахунки показують, що кільцеві процеси дифузії більш вірогідні для ОЦК решіток, в той час як для ГЦК решіток енергетично більш ймовірний дірковий механізм дифузії (вакансії).
Рисунок. 2.3 − Групові процеси обміну місць
а) трьох атомів в гранецентрована решітці б) чотирьох атомів в гранецентрована решітці в) чотирьох атомів в об’ємноцентрована решітці
Як підсумок, можна зазначити, що для елементарного акту дифузії в найбільш простому механізмі дифузії по вакансіях необхідне поєднання двох випадкових подій: по-перше, наявність вакансії поруч з атомом, який буде дифундувати, а, по-друге, щоб енергія саме цього атома зросла до рівня достатнього для подолання потенційного бар'єру. Якщо ймовірність хоча б одного з необхідних складових зросте, то відповідно зросте і ймовірність результуючого процесу.
2.3 ЗАКОНИ ДИФУЗІЇ
2.4.1 Перший закон Фіка.
Перший закон Фіка (1855 г.) висловлює експериментально спостережувану пропорційність між градієнтом концентрації частинок будь-якого сорту і відповідним дифузійним потоком (характеристика руху частинок):
|
Скачать 1.22 Mb.