1 / 20

GLAVA 5: DIFUZIJA U ČVRSTIM TELIMA

GLAVA 5: DIFUZIJA U ČVRSTIM TELIMA. PITANJA OD ZNAČAJA. • Zbog čega se javlja difuzija?. • Zašto je to bitan faktor za obradu materijala?. • Kako se brzina difuzije može predvideti u nekim jednostavnim slučajevima?. • Na koji način difuzija zavisi od strukture i temperature?.

soren
Download Presentation

GLAVA 5: DIFUZIJA U ČVRSTIM TELIMA

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. GLAVA 5:DIFUZIJA U ČVRSTIM TELIMA PITANJA OD ZNAČAJA... • Zbog čega se javlja difuzija? • Zašto je to bitan faktor za obradu materijala? • Kako se brzina difuzije može predvideti u nekim jednostavnim slučajevima? • Na koji način difuzija zavisi od strukture i temperature? 1

  2. PRIMER DIFUZIJE • Staklena cev ispunjena vodom. • U trenutku t = 0, dodati kapi mastila u jedan kraj cevi. • Posle nekog vremena, izmeriti difuziono rastojanje, x. • Uporediti rezultate sa teorijom. 2

  3. DIFUZIJA: KAO FENOMEN (1) • Difuzija: U leguri atomi teže da migriraju iz oblasti sa velikom koncentracijom. Početno stanje Posle nekog vremena 3

  4. DIFUZIJA: KAO FENOMEN (2) • Samodifuzija: Kod čistih osnovnih elemenata, atomi takođe migriraju. Neki označeni atomi Posle nekog vremena 4

  5. DIFUZIONI MEHANIZMI Supstitucijska difuzija: • postoji kod supstitucionih uključaka • atomi se premeštaju u praznine • brzina zavisi od: --broja praznina --aktivacione energije za premeštanje. 5

  6. SIMULACIJA DIFUZIJE • Simulacija difuzije preko granice: • Brzina supstitucione difuzije zavisi od: --koncentracije praznina --frekvencije premeštanja. 6

  7. SIMULACIJA INTERSTICIJE • Postoji kod intersticijskih uključaka. • Mnogo je brža od difuzije praznina. • Simulacija: --pokazuje premeštanje manjeg atoma (sivo) od jednog intersticijskog položaja na drugi u KZC rešetki. Intersticijske lokacije ovde prikazane su na sredinama ivica jedinične rešetke. 7

  8. OBRADA DIFUZIJOM (1) • Otvrdnjavanje površine: --Difuzija atoma ugljenika među atome osnove železa u površinskom sloju. --Primer intersticijske difuzije je površinski otvrdnut zupčanik. • Rezultat: površinski sloj se --teško deformiše: C atomi “sprečavaju" smicanje ravni. --teško lomi: C atomima je površina pritisnuta. 8

  9. OBRADA DIFUZIJOM (2) • Dopiranje Silicijuma sa P kod n-tipa poluprovodnika: • Postupak: 1. Nanošenje P slojeva na površinu. 2. Zagrevanje. 3. Rezultat: Dopirane oblasti poluprovodnika. 9

  10. MODELIRANJE DIFUZIJE: FLUKS • Fluks: • Komponente u pravcima • Fluks se može izmeriti za: --praznine --osnovne (A) atome --atome (B) uključaka 10

  11. KONCENTRACIJE I FLUKS • Koncentracije, C(x): [kg/m3] • Prvi Fikov zakon: • Što je strmija promena koncentracije, to je veći fluks! 11

  12. STACIONARNI SISTEM DIFUZIJE • Stacionarni sistem: profil koncentracije se ne menja sa vremenom. • Primena prvog Fikovog zakona: • Ako je Jx)levo = Jx)desno , onda je • Rezultat: nagib, dC/dx, mora biti konstantan (npr., nagib se ne menja sa promenom položaja)! 12

  13. PRIMER: STACIONARNI SISTEM DIFUZIJE • Čelična ploča na 700°C sa datom geometrijom: • Pitanje: Koliko se ugljenika preseli sa bogate u siromašnu stranu? 13

  14. NESTACIONARNI SISTEM DIFUZIJE • Koncentracija, C(x), se menja sa vremenom. • Održanje mase: • Prvi Fikov zakon: • Osnovna jedn.: 14

  15. PR.: NESTACIONARNI SISTEM DIFUZIJE • Bakar difunduje u aluminijumski štap. • Opšte rešenje: "funkcije greške" Vrednosti su sračunate u Tabeli 5.1, Callister 6e. 15

  16. PITANJE OBRADE • Bakar difunduje u aluminijumski štap. • 10 časova na 600°C postiže se zahtevana C(x). • Koliko časova je potrebno za dobijanje iste C(x) ako se obradi na 500°C? Uslov 1: C(x,t500°C) = C(x,t600°C). Uslov 2: U oba slučaja su jednake Co i Cs. • Rezultat: Dt bi moralo da ostane konstantno. Napomena: vred- nosti za D su ovde zadate. • Rešenje: 16

  17. PRIMER DIFUZIJE: ANALIZA • Eksperiment: zabeležene su kombinacije t i x pri kojima C ostaje konstantno. = (konstanta) • Dubina difuzije je data sa: 17

  18. PODACI ZA PRIMER DIFUZIJE • Eskperimentalni rezultat: x ~ t0,58 • Teorija predviđa x ~ t0,50 • Prihvatljivo slaganje! 18

  19. DIFUZIJA I TEMPERATURA • Difuzija se povećava sa T. • Eksperimentalni podaci: D eksperimentalno zavisi od T Podsetnik: takođe i praznine! 19

  20. ZAKLJUČAK:KRIST. REŠETKE I DIFUZIJA Difuzija je BRŽA kod... • otvorenih kristalnih rešetki • materijala sa nižom T topljenja • materijala sa sekundarnim vezama • manjih difuzionih atoma • katjona • materijala manje gustine Difuzija SPORIJA kod... • gusto pakovanih rešetki • materijala sa višom T topljenja • materiala sa kovalentnim vezama • većih difuzionih atoma • anjona • materijala veće gustine 20

More Related