Coeficiente de difusión efectivo

Coeficiente de difusión a través del espacio poroso de un medio poroso

El coeficiente de difusión efectivo de un difusor ^{[ aclaración necesaria ]} en la difusión atómica de materiales policristalinos sólidos como las aleaciones metálicas se representa a menudo como un promedio ponderado del coeficiente de difusión del límite de grano y el coeficiente de difusión reticular . ^[1] La difusión a lo largo del límite de grano y en la red se puede modelar con una ecuación de Arrhenius . La relación entre la energía de activación de la difusión del límite de grano y la energía de activación de la difusión reticular suele ser de 0,4 a 0,6, por lo que a medida que baja la temperatura, aumenta el componente de difusión del límite de grano. ^[1] El aumento de la temperatura a menudo permite un mayor tamaño de grano, y el componente de difusión reticular aumenta con el aumento de la temperatura, por lo que a menudo a 0,8 T _{de fusión} (de una aleación), se puede descuidar el componente del límite de grano.

Modelado

El coeficiente de difusión efectivo se puede modelar utilizando la ecuación de Hart cuando la difusión reticular es dominante (cinética tipo A):

${\displaystyle D_{\text{eff}}=fD_{\text{gb}}+(1-f)D_{\ell }}$

dónde

${\displaystyle D_{\text{eff}}={}}$coeficiente de difusión efectivo

${\displaystyle D_{\text{gb}}={}}$coeficiente de difusión del límite de grano

${\displaystyle D_{\ell }={}}$coeficiente de difusión reticular

${\displaystyle f={\frac {q\delta }{d}}}$

${\displaystyle q={}}$Valor basado en la forma del grano, 1 para granos paralelos, 3 para granos cuadrados

${\displaystyle d={}}$tamaño de grano medio

${\displaystyle \delta ={}}$Ancho del límite de grano, que a menudo se supone que es de 0,5 nm.

La difusión de los límites de grano es significativa en metales cúbicos centrados en las caras por debajo de aproximadamente 0,8 T _{de fusión} (absoluta). Las dislocaciones lineales y otros defectos cristalinos pueden volverse significativos por debajo de aproximadamente 0,4 T _{de fusión} en metales FCC.

Véase también

• Efecto Kirkendall
• Difusividad de masa

Referencias

1. P. Heitjans, J. Karger, Ed, “Difusión en materia condensada: métodos, materiales, modelos”, 2.ª edición, Birkhauser, 2005, págs. 1-965.