Post on 27-Jul-2015
CLASIFICACION DE LA DIFUSION
Autodifusión: átomos moviéndose en un metal puro Inter-difusión: movimiento atómico en aleaciones
binarias y polímeros Difusión volumétrica: movimiento atómico en el
volumen del material Difusión en fronteras de grano: movimiento atómico
a lo largo de los límites de grano Difusión superficial: movimiento atómico a lo largo
de la superficie de una fase.
MECANISMOS DE DIFUSION
Difusión en borde de grano
Difusión en el núcleo de una dislocación
Los coeficientes de autodifusión para la plata dependen de la ruta de difusión.La difusión es mayor a través de regiones estructurales menos restrictivas
Esquema que muestra como un recubrimiento de una impureza B puede penetrar mas profundamente por los bordes de grano e incluso mas allá a lo largo de la superficie libre del policristal A, de forma congruente con los valores relativos de la difusividad
superficie grano de bordevolumen
superficiegrano de bordevolumen
QQQ
DDD
¿Cuál es la mas importante?
a. Difusión en frontera de granob. Difusión volumétricac. Evaporación-condensaciónd. Difusión superficial
Caminos de difusión durante sinterización en estado sólido
PROBLEMA: Imagine un conjunto de par de difusión entre tungsteno puro y una aleación de tungsteno con una concentración de 6.3 x 1020 átomos de torio/cm3 . Después de exponerlo varios minutos a 2000°C se establece una zona de transición de 0.01 cm de espesor. ¿Cuál es el flujo de los átomos de torio en ese momento si la difusión se debe a: a) difusión en volumen, b) difusión en límite de grano y c) difusión en la superficie.
Factores que afectan el coeficiente de difusión, D
Coeficientede
difusiónD
concentración
Defectos presentes
Tipo deEstructuracristalina
temperatura
Tipo de mecanismo
RTQ
DD o exp
DIFUSION EN ESTADO NO ESTACIONARIO
CONSIDERACIONES: La concentración de átomos de soluto
cambia con el tiempo Describe la difusión dinámica La difusividad (D) no es función de la
ubicación x ni de la concentración de la especie que se difunde
Cs
Cx
CO
xdistancia
com
posi
ción
Composición después de cierto tiempo
Composición inicial
Aplicación de la segunda Ley de Fick:
Difusión de átomos en la superficie de un material
Segunda Ley de Fick
2
2
xc
Dtc
cy x de función es no D si
xc
Dxt
c
La razón de cambio de la concentración es igual a la difusividad por la razón de cambio del gradiente de concentración. CONSIDERACIONES:
- Antes de la difusión todos los átomos del soluto están uniformemente distribuidos en el sólido a Co
- El valor de x en la superficie es cero y aumenta con la distancia dentro del sólido
- El tiempo se toma igual a cero en el instante inmediatamente antes de iniciar la difusión
CONDICIONES LIMITE:
t = 0 ; C = Co 0≤ x ≤ ∞
t > 0 ; C = Cs (concentración superficial constante) x = 0
C = Co a x = ∞
Solución de la segunda Ley de Fick
Dt
xerf
cccc
os
xs
2
Cx
concentración del átomo que se
difunde en el lugar x debajo de la
superficie
Cs concentración constante
de los átomos que se difunden en la
superficie del material
CoConcentración inicial
uniforme de los átomos que se difunden
en el material
Ddifusividad
erffunción error
• D permanezca constante
• Cs y Co permanezcan invariantes
CONSIDERACIONES
xdistancia
t tiempo
Perfiles de concentración para la difusión en estado no estacionario a lo largo de tres diferentes tiempos t1 , t2 , t3
Perfiles de concentración para la difusión en estado no estacionario
constante Dt
x
constante CCCC
os
xs
2
Para una concentración determinada de soluto
Cs
Cx
CO
xdistancia
com
posi
ción
Dt
xerf
CC
CC
os
ox
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Tabla de la función error
PROBLEMA: Un engranaje fabricado en acero 1020 (0.20% p. de C) se carburiza a 927 °C. Calcule el contenido de carbono a 0.90 mm por debajo de la superficie del engranaje después de 4 horas de carburización. Suponga que el contenido de carbono en la superficie es 1.00 %p. en peso.
CarburizaciónÁtomos de carbono que se difunden
Componente de bajo carbono