Diffúzió és szegregáció nanoszerkezetekben = Diffusion and segregation in nanonstructures

Beke, Dezső and Cserháti, Csaba and Erdélyi, Zoltán and Erdélyi, Gábor and Kis-Varga, Miklós and Sulyok, Attila and Szabó, Sándor (2007) Diffúzió és szegregáció nanoszerkezetekben = Diffusion and segregation in nanonstructures. Project Report. OTKA.

Preview

PDF 38125_ZJ1.pdf Download (95kB)

Abstract

Szimulációkból, majd kísérletileg is megmutattuk, hogy ha a diffúziós együttható erősen függ a koncentrációtól, akkor az eredetileg éles határfelület lineárisan (nem parabolikusan, ahogyan azt a klasszikus Fick I. egyenletből várnánk) tolódik el nanoskálán fázisszeparálódó (Ni-Au) rendszerben, sőt eredetileg elmosódott határfelület kiélesedhet még ideális (korlátlan kölcsönös oldhatóságú) szilárd rendszerekben is (pl. Mo-V rendszer). Szimulációkból ugyancsak megmutattuk, hogy a kiélesedés akkor is végbemegy, ha a diffúziós feszültségek hatását figyelembe vesszük. Megmutattuk, hogy a nanoskálán végtelen gyors kinetikát jósoló jól ismert diffúziós paradoxon feloldható: egy kezdeti éles koncentrációprofil esetén a határfelület véges diffúziós permeabilitása határozza meg az áramot, amely kezdetben jó közelítéssel állandó és ez lineáris kinetikához vezethet. A fenti eredmények a nanoskálájú szilárdtest reakciók értelmezésében fontosak lehetnek. Az irodalomban korábban közölt, túl egyszerűsített, egyenletnél általánosabbat adtunk meg a szegregáció által stabilizált szemcseméret hőmérsékletfüggésére és ennek érvényességét a rendelkezésre álló adatokból igazoltuk. | It has been shown, both from simulation and experiments, that - if the diffusion coefficient has strong composition dependence - an initially sharp interface shifts linearly (not by a parabolic law, expected from the classical Fick I. equation) on nanoscale, and an initially diffuse interface can become sharper even in ideal (mutually completely soluble) systems (e.g. Mo/V system). It was also obtained from simulations that this sharpening takes place even if the effect of stresses, of diffusional origin, is taken into account. We have shown that the well-known diffusion paradox, predicting infinitely fast kinetics at the nanoscale, can be resolved: for an initially abrupt composition profile the flux crossing the interface is determined by the finite diffusion permeability of the interface. This is, in a good approximation, is constant at the beginning and this leads to a linear kinetics. These results can be important in the interpretation of solid state reaction on the nanoscale. General (more general than the oversimplified one published in the literature recently) relation between the segregation stabilized grain size and the temperature was derived and its validity is confirmed on the basis of available experimental data.

Actions (login required)

Edit Item