Диффузия

[diffusion] — самопроизвольный перенос вещества и выравнивание неоднородной концентрации атомов или молекул вследствие теплового движения частиц. Беспорядочное движение атомов относительно кристаллической решетки тех же атомов называют самодиффузией. Впервые метод расчета изменения концентраций растворенного вещества в результате диффузии предложил в 1855 г. Фик. Согласно первому закону Фика количество диффундированного вещества, переходящее, через единицу площади поперечного сечения в единицу времени (поток I) пропорционально градиенту концентраций с/х, измеряемому по нормали к этому сечению: I = — D(c/x), где D — коэффициент диффузии. Коэффициент диффузии характеризует количество вещества, которое диффундирует через единичную площадку за единицу времени при единичном градиенте концентраций и имеет размерность см/с (м/с). С повышением температуры коэффициент диффузии возрастает по закону Аррениуса: D= D₀exp( — Q/RT), где Q — энергия активации при диффузии, a D0 — предэкспоненциальный множитель, в первом приближении не зависит от температуры и концентрации.
Доминирующий механизм диффузии в твердых растворах замещения-вакансии. Диффузия атомов внедрения происходит по междоузлиям. Диффузия вдоль свободных поверхностей, межзерновых границ, вдоль дислокаций происходит во много раз (иногда на несколько порядков) более интенсивно, чем в объеме зерен из-за меньшей энергии активации при диффузии. При температурном градиенте происходит термодиффузия, при которой растворенный элемент перемещается в например, увеличенной растворимости.
В электрическом поле происходит электроперенос, при котором положительно заряженненные ионы перемещаются к катоду, а отрицательно заряженные — к аноду.
В поле механического напряжения атомы растворенного вещества перемещаются в направлении области растяжения. Диффузия в жидкости или газе обусловлена конвекцией и называется конвективной диффузией.

Смотри также:
— поверхностная диффузия
— зернограничная диффузия
— объемная диффузия
— восходящая диффузия