مکانیسم های نفوذ اتمی

مکانیسم های نفوذ اتمی

اسلاید 1: خواص فیزیکی 2دكتر وحید ابویی مهریزیبخش اول : نفوذ

اسلاید 2: مكانيسم هاي نفوذ اتمي

اسلاید 3: بزرگ ترین کانال مهندسی متالورژی @metallurgha

اسلاید 4: مكانيسم هاي نفوذ جانشین و بین نشین

اسلاید 5: 5Diffusion of copper atoms into nickel. Eventually, the copper atoms are randomly distributed throughout the nickel

اسلاید 6: نفوذ در یک زوج

اسلاید 7: نفوذ سر پایین

اسلاید 8: نفوذ سر بالا

اسلاید 9: انرژی آزاد و پتانسیل شیمیایی در نفوذ سر بالا و سر پایین

اسلاید 10: 10 Activation Energy for DiffusionDiffusion couple - A combination of elements involved in diffusion studies©2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning™ is a trademark used herein under license.Figure 5.12 A high energy is required to squeeze atoms past one another during diffusion. This energy is the activation energy Q. Generally more energy is required for a substitutional atom than for an interstitial atom

اسلاید 11: مقایسه انرژی اکتیواسیون انواع نفوذ

اسلاید 12: پارامتر هاي موثر در نفوذ اتمي:نوع مكانيسم نفوذ اتميدرجه حرارتنوع ساختمان بلورينوع عيوب بلوريانرژي پيوندي سبكه بلوري زمينه تعييناندازه اتم

اسلاید 13: پارامتر هاي موثر در نفوذ اتمي:نفوذ سريع تر در مواد با نقطه ذوب پائين ساختمانهاي باز نفوذ سريع تر نفوذ در مواد با دانسيته پائين سريع تر و بالعكسنفوذ سريع تر با پيوندهاي نوع دوم- مشكل تر با پيوند هاي كووالانت اتمهاي بزرگتر مشكل تر نفوذ ميكنند.در تك بلور ها نفوذ مشكل تر ، نسبت به چند بلوري ها.

اسلاید 14: وابستگي نفوذ-دما:D0 ضريب قبل از تابع نمائي ، مستقل از دما (J/mol or eV/atom)Qd انرژي مشوق نفوذ ، R= ثابت گازها T درجه حرارت (K).با بازنويسي رابطه بالا:با رسم Ln D بر حسب 1/T يا Log D بر حسب 1/T ،( رسم آرينوس)پرامترهاي مختلف قابل محاسبه ميشوند.

اسلاید 15: شيب خط LogD بر حسب 1/T ، عبارت است از: Qd/2.3R

اسلاید 16:

اسلاید 17: نمودار ضریب نفوذ برای سه حالت مختلف نفوذ

اسلاید 18: خلاصه نفوذ –ساختمان و نفوذالف: نفوذ سريع تر انجام مي شود:1- در ساختمانهاي “باز” بلوري 2- مواد با دماي ذوب پائين3- مواد با پيوند هاي ثانويه4- اتمهاي نفوذ كننده كوچكتر5- مواد با دانسيته پائين.ب: نفوذ اهسته تر اتجام ميشود:1- در ساختمانهاي انباشته2- مواد با دماي ذوب بالا 3- مواد با پيوند كووالانت4- اتمهاي بزرگتر-5- مواد با دانسيته بالا

اسلاید 19: پديده كركندال-زوج نفوذي:يك زوج نفوذي (معروف به زوج نفوذي كركندال) از دو فلز مختلف مانند روي و مس، در حاليكه يك سيم بسيار نازك ( غير قابل حل دردو فلز ) در صفحه مشتر ك مابين آنها (صفحه جوش) قرار دارد بهم جوش ميخورند. مجموعه تا دماي بالا (پائين تر از دماي ذوب ماده با پائين ترين نقطه ذوب) براي چندين ساعت حرارت داده ميشود. مجموعه سرد شده و براي بررسي تاثير غلظت بر حسب فاصله مورد بررسي قرار ميگيرد.

اسلاید 20: حرکت شاخص در پديده كركندال

اسلاید 21: ایجاد حفره در پديده كركندال

اسلاید 22: بررسي دقيق تر ، اين پديده را آشكار مينمايد كه سيم ها نيز، در هنگام فرايند نفوذ ، حركت نموده اند. فاصله پيموده شده توسط سيمها ، متناسب با زمان حرارت دهي دارد . اين پديده به نام اثر كركندال معروف است . x = constant √ tرابطه پديده كركندال

اسلاید 23:

اسلاید 24: كاربردهاي فرايند نفوذ1- كربن يا نيتروژن دهي ( و يا هر دو ) بر روي سطوح فولادهاي صنعتي2- خالص سازي برخي گاز ها با عبور دادن آنها از غشاء فلزي3- نفوذ ناخالصي ها در مواد الكترونيكي 4- متالورژي پودر در مرحله سنتز نمودن5- پيوندهاي نفوذي

اسلاید 25: قانون اول فیک: نفوذ در حالت پايدار فلاكس يا سيلان اتمي با گذشت زمان تغيير نمي كند.

اسلاید 26: قانون اول فيگ : سيلان اتمي در راستاي محور X متناسب با شيب غلظت است.D = ضريب نفوذ.علامت منفي در رابطه فيگ به علت وقوع نفوذ در شيب غلظت است.

اسلاید 27: قانون دوم فیک: نفوذ در حالت ناپایدار

اسلاید 28:

اسلاید 29: در اكثر مواقع ، شيب غلظت با زمان تغيير ميكند. اين نوع تغييرات در شيب غلظت توسط يك معادله ديفرانسيل تعريف ميشود، كه به نام قانون دوم فيگ نيز معروف است.

اسلاید 30: کاربرد قانون دوم فیک: کربن دهی فولادCs = غلظت ثابت در سطح، Cx = غلظت متغيير در فاصله x ، C0 غلظت اوليه ماده نفوذ كننده در نمونه جامد.

اسلاید 31:

اسلاید 32: دکربوراسیون (کربن زدایی از) فولاد

اسلاید 33: Cmean = Mean concentration b0 = Initial concentration amplitude l = half-wavelength of cells t = relaxation timeکاربرد قانون دوم فیک در همگن سازی

اسلاید 34: بزرگ ترین کانال مهندسی متالورژی@metallurgha