KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

Selle mehhanismi järgi võib toimuda ka lisandi difusioon, kui A on lisandi aatom.
Vakantsmehhanism on põhiline omadifusioonis ja difusioonis tahketes lahustes.
4.1.2 Võrevaheline mehhanism
Aatom liigub ühest võrevahelisest asendist teise (joon 4-3 all). Selle mehhanismi alusel toimub
peamiselt väikeste mõõtmetega aatomite (H, C, O, N) difusioon asendustüüpi tahketes lahustes.
Difusioon toimub kiiremini kui vakantsmehhanismi alusel, kuna võrevahelisi tühemikke on
tunduvalt rohkem kui vakantse.
Metallide omadifusioonis võrevaheline mehhanism on vähetähtis, küll aga on märgatav
keraamilistes materjalides, mille kristallid ei oma suurimat pakketihedust.
4.2 Statsionaarne difusioon
Üldiselt sõltub difusiooniprotsess ajast. Statsionaarne difusioon on ajas püsiv difusiooniprotsess.
Difusioonivoog J – ainehulk (mass või moolide arv), mis difundeerub ajaühikus läbi ühikulise pinna:
m
1 dm
J = ; või J = (4.2)
S⋅
t
S dt
kus m- ainehulk;
S – pindala:
t – aeg.
Kui J ei muutu ajas, ongi tegemist statsionaarse difusiooniga.
Statsionaarset difusiooni illustreerib joonis 4-4: toimub mingi gaasi difusioon läbi vaheseina
pindalaga S, kusjuures gaasi rõhku mõlemal pool vaheseina hoitakse konstantsena.
Kontsentratsiooni sõltuvust koordinaadist x nimetatakse kontsentratsiooni profiiliks (joon 4-4b).
Selle sõltuvuse kalle mingis punktis dC/dx on kontsentratsiooni gradient.
Statsionaarse difusiooni korral on kontsentratsiooni profiil lineaarne ja gradient konstantne:
dC
dx
=
ΔC
CA − C
= B = const
Δx
xA
− xB
Statsionaarse difusiooni korral on difusioonivoog võrdeline kontsentratsiooni gradiendiga:
dC
J = −D
Fick’i I seadus
dx
kus J – difusioonivoog suunas x;
D – võrdetegur e difusioonitegur.
Miinusmärk on seetõttu, et difusioon toimub kontsentratsiooni vähenemise suunas.
Avaldame võrrandist 4.2 dm:
dm = J·S·dt
ja asendame J Fick’i I seadusest:
16