تحقیق در مورد نفوذ درمحلولهای پایدارفاصله

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 26

فصل 13 ـ نفوذ فاصله دار

در فصل 12 ، نفوذ اتمها درمحلولهای پایدار جانشین شده موردمطالعه قرار گرفت. در این بخش مابرآنیم که نفوذ درمحلولهای پایدارفاصله می کنند.در مورد نمونه حاضرنفوذ به این صورت اتفاق می افتد که اتمهای محلول از یک محل فاصله داربه محل مجاورشان جهش می کنند.نفوذ فاصله دار،اساسا‏ً هنگامیکه وجود فضاهای خالی برای حرکت اتمهای محلول ، مورد احتیاج نباشد، ساده تراست. تعریف زیربرای نفوذ اتمهایدار رامورد مطالعه قرار

دهیم. درمورد نخست، اتمها حرکت کرده وبه جاهای خالی جهش محلول پایدار جانشین شده رقیق، دربخش12 ،نشان داده شده بود :

(1 .13 )

دراینجاa برابراست با مقدار(پارامتر) شبکه درکریستال،α برابراست با یک

فاکتورهندسی وابسته به کریستال،Z برابراست باعدد تناسب ،Vبرابراست بافرکانس ارتعاش اتمهای محلول درمحل جانشین شده، برابراست با تغییرانرژی آزاد درهرمول مرتبط با ساختمان فضاهای خالی وΔ برابراست

با انرژی آزاد درهرمول که مورد نیاز است برای اتمهای محلول برای جهش بر

روی سد انرژیشان درفضاهای خالی یک تعریف همسان می تواند برای نفوذ

فاصله دارنوشته شود :

(1302)

در این مورد،P برابراست با تعداد نزدیکترین مکانهای فاصله دار،α وa هردودارای یک معنی هستند(مثل معادله قبل) ،V برابراست با فرکانس ارتعاش یک اتم محلول در یک مکان فاصله‌دار و برابراست با انرژی آزاد درهرمول، موردنیازبرای اتمهای محلول که دربین مکانهای فاصله دارجهش کنند.

این تعریف درتضادبا قبلی فقط یک دوره انرژی آزاد رادربر می گیرد: نتیجه

مستقیم، این واقعیت است که نفوذ فاصله داروابسته به وجود فضاهای خالی

نیست. به این دلیل که یک انرژی آزاد می توانددرمعادله زیرقابل تعریف باشد :

ΔG=ΔH-TΔS

معادله برای نفوذ فاصله دارمی تواند به این صورت نوشته شود :

دراینجا برابراست با تغییرآنتروپی درشبکه (دراتمهای محلول درهرمول) و برابراست با کاری (دراتمهای محلول درهرمول) که انجام می‌شود برای حمل اتمهای محلول به نقطه حایل (پایه) ،درمدت یک جهش در بین فضاهای خالی.

1301 - اندازه گیری نفوذ فاصله دار

نفوذ فاصله دارغالباً مورد مطالعه قرارگرفته است ، مخصوصاً وقتی که در دمای بالا ، با تکنیکهای آزمایشی همانند( Grube,Matano وغیره)ـ که استفاده می شود برای مطالعه نفوذ در محلولهای پایدار جانشین شده ـ اتفاق

می افتد .

ازطرف دیگر، بیشتر موفقیت ما درمواجهه با نفوذ فاصله دارمخصوصاً درفلزات مکعبیbody-centered ، بایک تکنیک کاملاً متفاوت بدست آمده است .

این تکنیک دارای این برتری است که دردماهای بسیارپایینی که متدهای نرمال نفوذ به دلیل میزان نفوذ خیلی آرامشان بی اثرهستند،قابل استفاده است.

این روش درقسمت های بعدی مورد بحث قرار خواهد گرفت وزمان شایان توجهی روی آن صرف خواهدشد ،نه فقط به این دلیل که ابزاری است مهم برای مطالعه نفوذ ،بلکه به این دلیل که حوزه(میدان) عمومی اصطحکاک

درونی فلزات ،درمطالعات حوادث متالورژیکی ، ازاهمیت زیادی برخوردار

است.

هنگامیکه فرصت، اجازه نمی دهد که استفاده روشهای اصطحکاک درونی ،در

جاهایی به غیرازمطامعه نفوذ،مورد بحث قرارگیرد ،یک درک کلی ازمزیت و

فایده این نمونه ازتکنیک با بررسی استعمال آن درمطالعات نفوذ می تواند

بدست بیاید.قبل از ادامه مبحث اندازه گیریهای اصطحکاک درونی، باید خاطرنشان کنیم که درمورد بار جانشین شده ،اندازه گیریهای آزمایشی درضرایب نفوذ فاصله داربرابراست با یک معادله نمونه :

(1305)

دراینجاD برابراست با قابلیت نفوذ یا ضریب نفوذ ، برابراست با یک ثابت بنام فاکتورفرکانس وQ برابراست با انرژی اکیتواسیون آزمایشی برای نفوذ.مقایسه این تعریف ، با نمونه تئوریکی که در معادله (1305)

داده شده نشان می دهد که :

(1306) و

یک توافق در سطح بالا بین مقدار و (که ممکن است برای ملاحظات

اتمهای پایدار به صورت تئوریکی مورد محاسبه قرار گرفته باشند)ومقادیر

تعیین شده آزمایشیQ و ، یافته شده است.این تطابق خیلی خوب به علت دوفاکتوراست. اولی به این علت که ضرایب نفوذ فاصله دارمی توانند دریک مقداردمای بالاتراندازه گیری شوند.

آنها عموماً صحیح تر ازمقادیر جانشین شده مطابق خودهستند.دوم اینکه مراحل نفوذ فاصله دارنمی تواند بستگی داشته باشد به وجود فضاهای خالی

وآسان تراست که به صورت تئوریکی تعبیرشود.خوب است متذکرشویم که

ما داریم درموردمحلولهای پایدارفاصله داررقیق صحبت می کنیم.

وقتی که غلظت محلول قابل ارزیابی (محسوس) باشد ،درآن حالت مقادیرزیاد

فضاهای خالی اشغال شده ، اتمهای محلول به هم تاثیرمتقابل می گذارند یا

حداقل با جهشهای یکدیگربرخورد می کنند. همانطور که دیدیم ،در محلولهای

پایدارجانشین شده ،نفوذهای فاصله دارمعمولاًعملکردهایی ازترکیب بندی

هستند.برای مثال تصویر(1301) راملاحظه کنید.

تصویر(1301) ـ ضریب نفوذ ، عملکردی از

ترکیب بندی است درسیسنمهای فاصله دار.

نفوذ کربن درآهن F.C.C ،در1127 درجه

سانتیگراد.(ازWells،C. ،Batz ، W. ،

Mehl ،R.F. ،.Trans AIME ،

[1950] 188553)

1302 ـ تاثیرSNOEK

مکعب(اضلاع) یا درمراکز وجوه مکعب جا می گیرد. (تصویر1302 را مشاهده

کنید.)