Coeficiente de difusão efetivo

O coeficiente de difusão efetivo (também referido como o coeficiente de difusão aparente) de um difundente em difusão atômica de materiais sólidos policristalinos como ligas metálicas é muitas vezes representada como uma média ponderada do coeficiente de difusão de contorno de grão e o coeficiente de difusão de retículo.

Difusão ao longo tanto do contorno de grão como do retículo cristalino podem ser modelados com uma equação de Arrhenius. A razão da energia de ativação da difusão de contorno de grão sobre a energia de ativação da difusão de retículo é normalmente 0,4 - 0,6, assim que a temperatura é reduzida, o componente de difusão do contorno de grão aumenta. Aumentando-se a temperatura geralmente permite-se um aumento do tamanho de grão, e o componente da difusão por retículo aumenta com o aumento da temperatura, por isso muitas vezes a 0,8T_fusão (de uma liga), o componente do contorno de grão pode ser negligenciado.

Modelagem

O coeficiente de difusão efetivo pode ser modelao usando a equação de Hart quando somente o contorno de grão e a difusão de retículo são dominantes:

${D^{eff}}=f$ D_gb $+(1-f)$D_l.

onde

${D^{eff}}=$ coeficiente de difusão efetivo.

D_gb = coeficiente de difusão de contorno de grão.

D_l = coeficiente de difusão de retículo .

$f={\tfrac {q}{d}}$.δ

$q=$ valor baseado na forma do grão, 1 para grãos paralelos, 3 para grãos quadrados.

$d=$ tamanho médio de grão.

δ $=$ largura do limite de grão, muitas vezes assumido como sendo de 0,5 nm.

Difusão de contorno de grão é significativa em metais de retículo cúbico de face centrada (CFC) abaixo de cerca de 0,8 T_melt (Absoluto). Deslocamentos de linha e outros defeitos cristalográficos podem tornar-se significativos abaixo de ~0.4 T_melt em metais CFC.

Ver também

• Efeito Kirkendall
• Transformações de fase em sólidos
• Difusividade de massa