We kunnen Diffusie definiëren als de beweging van atomen. Met andere woorden, materie wordt in materie getransporteerd.
Maar Diffusie heeft regels.
Atomen verplaatsen zich alleen van een gebied met een hogere concentratie naar een gebied met een lagere concentratie.
Het is ook belangrijk om te definiëren wat Diffusie niet is:
Diffusie is niet de algemene stroom van materie (zoals in een rivier). Het is een geleidelijke (dispersie) beweging van individuele atomen.
Verwar Diffusie ook niet met osmose.
Beide processen willen de concentratie gelijk maken. Ze zijn ook passief en zullen van nature voorkomen.
Echter...
Osmose is een eenrichtingsverkeer, alleen oplosmiddeloverdracht van materie. Diffusie is een transfer-it-all-mechanisme, niet alleen beperkt tot de vloeibare fase.
U kunt osmose dus beschouwen als een speciaal geval van Diffusie.
Waarom is Diffusie belangrijk?
Diffusie is de sleutel om de microstructuur van een materiaal te begrijpen. Nucleatie en korrelgroei vindt plaats tijdens vaste toestand Diffusie.
Herkristallisatie is een ander voorbeeld. Vervormde korrels worden vervangen door nieuwe defectvrije korrels die kiemen en groeien totdat de oorspronkelijke korrels verdwenen zijn.
Waarom komt Diffusie voor?
Kortom, Diffusie treedt op omdat materie niet gelijkmatig is verdeeld. Maar laten we het begrijpen vanuit het perspectief van een atoom.
Atomen zijn constant in beweging. Ze stoppen pas bij het absolute nulpunt.
Terwijl ze trillen, kunnen ze af en toe een plek vinden zonder atomen. Ze kunnen ook lege ruimtes vinden die groot genoeg zijn om hen te huisvesten.
Dus na verloop van tijd zullen ze de holtes gelijkmatiger vullen.
Wat beïnvloedt de snelheid van Diffusie?
Hoge concentratie betekent hogere snelheid van Diffusie.
Dus natuurlijk gaat Diffusie door totdat er geen verschil in concentratie meer is.
Maar het is niet alleen de concentratiegradiënt dat van invloed is op de snelheid van Diffusie.
Temperatuur
Ook de temperatuur is een belangrijke factor.
Temperatuur is een maat voor de trilling van een atoom. Hoe meer een atoom trilt, hoe meer kans hij heeft om willekeurig een nieuwe lege plek te vinden.
Druk
Kan worden veroorzaakt door interne of externe spanningen (krachten).
Herkristallisatie is een voorbeeld van Diffusie veroorzaakt door interne spanningen.
Kruip is een voorbeeld van Diffusie veroorzaakt door externe spanningen.
Atoomgrootte:
Grote atomen zullen moeite hebben om ruimte te vinden tussen kleinere atomen. Het tegenovergestelde is niet waar.
Kleine atomen zullen hun weg vinden naar een ander materiaal en erin verstrikt raken.
Een voorbeeld is koolstof in ijzer. Het komt vast te zitten tussen ijzeratomen. We noemen het staal.
Kleine atomen zoals waterstof (H0) kunnen tijdens het lassen vast komen te zitten. Tijdens het afkoelen kunnen ze zich combineren tot waterstofgas (H2) en de las doen barsten.
atoombindingen
Een atoom moet eerst zijn huidige atoombinding verbreken voordat het kan ronddwalen.
Daarom zullen sterke atomaire bindingen veel meer energie (of temperatuur) vereisen dan zwakkere atomaire bindingen.
Voorbeeld: Een ionbinding heeft veel meer energie nodig dan een metaalbinding.
Hoe Diffusie tarief te berekenen
Volgens de wet van Fick is de snelheid van Diffusie:
- J is de hoeveelheid en richting van overdracht.
- D is de atomaire Diffusie-coëfficiënt. Bekijk de tabel voor een paar voorbeelden.
- De verhouding geeft het concentratieverschil weer.
Opmerking 1: De coëfficiënt "D" is afhankelijk van de atomen (zoals koolstof en ijzer) maar ook van de temperatuur.
Opmerking 2: De tweede wet van Fick houdt er rekening mee dat de concentratie voortdurend verandert.
Hoe te versnellen Diffusie
Diffusie is tijdsafhankelijk, maar kan worden geoptimaliseerd.
U kunt in de eerste plaats de legering wijzigen en er een kiezen met een hogere Diffusie-snelheid. Dat is wat je kunt doen als je in de projectfase zit.
Ook zullen dunne materialen sneller diffunderen dan dikke. Dus als uw basismateriaal veel dikte heeft, zal het meer tijd kosten om het met warmte te behandelen.
Als u zich in de productiefase bevindt, kunt u de temperatuur indien mogelijk verhogen.
Cursus Metallurgie
Wil je metallurgie en materialen leren?
Citaat
Als je een feit of stukje informatie in een opdracht of essay moet opnemen, moet je ook vermelden waar en hoe je dat stukje informatie hebt gevonden (Diffusie).
Dat geeft geloofwaardigheid aan je paper en is soms vereist in het hoger onderwijs.
Om je leven (en citeren) gemakkelijker te maken, kopieer en plak je de onderstaande informatie in je opdracht of essay:
Luz, Gelson. Diffusie. Materialen blog. Gelsonluz.com. dd mm jjjj. URL.
Vervang nu dd, mm en jjjj door de dag, maand en jaar waarop u door deze pagina bladert. Vervang ook de URL voor de daadwerkelijke url van deze pagina. Dit citatieformaat is gebaseerd op MLA.
Opmerkingen