Металловедение и термическая обработка металлов. Сизов И.Г - 91 стр.

диффундирующего атома показаны на рисунках 3 и 4.          флуктуаций, превышающих Q.
Максимальное значение энергии кристалла достигается в
точке С (рис. 3). Увеличение энергии Ет при перемещении
атома из одного междоузлия в соседнее вызвано появлением
упругих напряжений, образующихся при "протаскивании"
мигрирующего атома в узком пространстве между атомами
растворителя.
     При переходе от положения а в положение в атом 1
должен "протиснуться" между атомами 2 и 3 (рис. 4). В
промежуточном положении б атомы 2 и 3 раздвинуты, и в
этом месте решетка обладает значительной упругой
энергией. Поэтому промежуточному положению б
соответствует более высокий уровень энергии, чем а и в.
Передвижению атома препятствуют также другие атомы,          Рис 3. Схема элементарного акта диффузии по межузельному
которые находятся в соседних атомных плоскостях выше и      механизму и потенциальная энергия кристалла в зависимости от
ниже показанной на рисунке 4.                                          расположения диффундирующего атома.
     Средняя тепловая энергия атомов Еα значительно
меньше Еm. Энергию, необходимую для преодоления барьера          Время, в течение которого атом имеет энергию,
Еm при переходе атома из одного положения в решетке в      необходимую для преодоления барьера, пропорционально
другое, принято называть ЭНЕРГИЕЙ АКТИВАЦИИ и              ехр(- Q/RT).
обозначать буквой Q.                                             Атом с одинаковой вероятностью может перейти в
     Для того чтобы диффузия стала возможной, нужна        любое из равноценных соседних мест Z в ближайшей
флуктуация энергии. Избыточная энергия приобретается       координационной сфере (Z - координационное число). При
атомом от его соседей благодаря тому, что атомы            этом общая частота прыжков за счет флуктуации энергии в
непрерывно обмениваются кинетической энергией.             расчете на один атом будет равна:
     В металле всегда найдется некоторое число атомов,                  fm = с ⋅ z ⋅ γ exp(-Q/RT),            (1)
обладающих повышенной или пониженной энергией                                                            12
                                                                 где γ - частота колебания атомов (~10 Гц); с -
(независимо от средних значений кинетической энергии       коэффициент пропорциональности, близкий к единице. Из
атомов).                                                   уравнения (I) видно, что величина fm экспоненциально
     Отдельные атомы, обладающие Е > Q, могут              зависит от температуры. С увеличением температуры
преодолеть энергетический барьер и совершить скачок из     колебания частиц в узлах решетки усиливаются, все большая
одного положения равновесия в другое.                      их часть получает энергию, превышающую среднюю
     Вероятность перескока атомов из одного положения      энергию теплового движения и достаточную для того, чтобы
равновесия в другое fm определяется частотой появления     они могли покинуть свое место в решетке и перейти в новое

                     175                                                                  176