Mühazirələr konspekti Bakı 2020 Dİaqnostik məlumatlarin əsas nöVLƏRİ
Yüklə 11,09 Mb.
|
| 9.2 Diffuziya
Real kristal qəfəsinin atomları sərbəst hərəkət edərək qəfəsin bir düyünündən digərinə keçə bilir. Kristal qəfəsində atomların belə hərəkətinə diffuziya deyilir. Adətən, bərk cisimdə müəyyən növ J atomlar seli bu atomların konsentrasiya qradienti ilə mütənasibdir (Fik qanunu):
Burada mütənasiblik əmsalı diffuziya əmsalı adlanır. Nümumədə N bir istiqamətdə (məsələn, istiqamətində) xətti dəyişdikdə olur. Diffuziya əmsalının temperaturdan asılılığı aşağıdaki qanunla verilir: burada verilən proses üçün aktivleşme enerjisi, mütənasiblik əmsalı diffuziya sabiti adlanır. Bu düsturdan istifadə edərək təcrübədən aktivləşmə enerjisini və diffuziya əmsalını hesablamaq olar. Diffuziyanın baş verməsi üçün atom, öz yaxın qonşularının yaratdığı potensial çəpərdən keçməlidir. Əgər atomun məxsusi rəqslərinin tezliyidirsə, onda bir saniyə ərzində atomun potensial çəpəri açması üçün lazım olan enerjidən böyük istilik enerjisinə malik olması ehtimalı
ifadəsi ilə verilir. Bir saniyə ərzində atom dəfə potensial çəpərə "deyir" və o toqquşmaların birində həmin çəpəri aşır. Hoppanmaların tezliyi yə bərabər olur. kəmiyyəti bəzən çəpərdəm aşma tezliyi də adlanır. Bu tezlik ≈ 1014Hs tərtibindədir. Öz-özünə diffuziya maddənin kristal qəfəsinin atomlarının (ionlarının) onun üzündə diffuziyasına deyilir. Diffuziya prosesi həmişə yavaş-yavaş, tədricən gedir, belə ki, elementar "addımların" uzunluğu bir atom diametrinə bərabərdir (bir neçə anqstrem). Atomlar qəfəsdə bir vəziyyətdən o birinə tək-tək hoppanmalarla keçir. Çoxlu sayda belə elementar "hoppanmların" cəmi atomlarının böyük məsafəyə yerdəyişçəsini təmin edir. Bu təsəvvürləri postulat kimi qəbul edərək, diffuziyanın mexanizmini aydınlaşdıraq. Bir neçə sxemlə - vakansiyalarn atomların hərəkəti və atomların qarşılıqlı yerdəyişməsi ilə tanış olaq. Həndəsi olaraq hər üç mexanizm mümkün ola bildiyindən, real kristallarda onların hər üçü mövcud ola bilər. Ona görə diffuziya prosesinin öyrənilməsi məsələsində hansı mexanizmin nə dərəcədə əlavə verdiyini hesablamaq lazım gəlir. Şəkil6.3-dəyuxarıdakı üsullarla yaranan atom yerdəyişmələrinin sxemi göstərilib.Yuxarıda göstərilən mexanizmlərin hər hansı biri ilə atomların yerdəyişməsinə lazım olan enerjinin nəzəri hesablanması göstərir ki, təmiz kristallarda və bərk məhlul quruluşlu ərintilərdə vakansiyalarının hərəkəti hesabına olan diffuziya üstünlük təşkil edir. Bu nəticə çoxlu sayda təcrübələrlə təsdiq olunmuşdur. Yalnız bir qrup ərintilər üçün daxil olma bərk m əhlul atomlarının diffuziyası ustünlük təşkil edir. Belə ərintilərdə əsasən kristal qəfəsinin düyünləri arasında yerləşən kiçik ölçülü atomlar diffuziya edir. Şəkil 6.4a-da daxil olma bərk məhlullar tipli ərintilərdə diffuziya aktı göstərilmişdir. Düyünlər arası və hallarında atomlar tarazlıq vəziyyətində olduqları üçün bu vəziyyətlər enerjini minimum qiymətinə uyğundur. Simmetriya şərtlərinə əsasən enerjinin maksimum qiyməti nöqtəsinə uyğundur (şək. 6.4b).
Əvəzolunma bərk məhlulları quruluşlu ərintilərdə diffuziya mexanizmi daha mürəkkəbdir, çünki, onlarda atom hoppanmaları, vakansiyaların hərəkəti nəticəsində yaranır (Şəkil 6.5). Məsələn, sxemində göstərilən 1 atomu sıx qablaşdırılmış müstəvi quruluşdu öz qonşularındakı vakansiyalarla yerini dəyişərək şəkildə göstərilən vəziyyətinə keçə bilər. Atomların hər iki vəziyyəti (a və c) həndəsi, və deməli, enerji baxımından ekvivalentdir. Şək.6.5 Sıx qablaşdırılmış ikiölçülü quruluşda vakansiyaların şətinləşmiş düzülüşü konfiqurasiyasından konfiqurasiyasına keçdikdə 1 atomu həmin müstəvidə yerləşən 2 və 3 atomları arasında sıxılmış vəziyyətdə olur. Aralıq b vəziyyətdə 2 və 3 atomları öz normal vəziyyətlərdən yerini dəyişir və bu yerdə qəfəs kifayət qədər elastiki enerjiyə malik olur. Deməli, alarıq b) vəziyyəti a) və c) vəziyyətlərinə nisbətən enerjinin daha yüksək səviyyəsinə uyğundur.
Bir müstəvi üzərindəki hərəkət, vakansiya ilə atomun yerdəyişməsini tam əks etdirmi. Bu yerdəyişməyə, qonşu atom müstəvilərindəki atomlar da mane olur; ən çox mane olan atomlar bilavasitə yerdəyişmə müstəvisi üzərində yerləşən atomlardır (şəkil 6.4-də onlardan biri yuxar qonşu müstəvidə, o birisi isə aşağı qonşu müstəvidə yerləşir).
Müəyyən olunmuşdur ki, n dəfə potensial çəpəri hoppandıqdan sonra kristalda diffuziya nəəticəsində atomun getdiyi yolun orta kvadratik qiyməti aşağıdakı düsturla təyin olunur: burada hoppanmaların sayı, bir hoppanma məsafəsidir. Əgər hoppanmaların sayını hoppanma ilə atomların hoppanmasına sərf olunan zamanın hasili kimi ifadə etsək ( , onda
alarıq.
Şək.6.6. Üzəmərkəzləşmiş kubik qəfəsdə vakansiya ilə atomun (I atomunun) yerlərini dəyişməsi Adətən diffuziya əmsalı düsturu ilə təyin olunur. (6.12)-ni (6.11)-də nəzərə alsaq Kubik kristallar üçün diffuziya əmsalının temperatur asılılığı düsturu ilə verilir. tezlik faktoru, isə aktivləşmə enerjisidir (6.14) ifadəsindən görünür ki, D diffuziya əmsalı temperaturdan eksponensial asılıdır. əmsalının qiyməti adətən, 10-5 ÷10-7 m2/san tərtibində olur. Əksər metallar üçün aktivləşmə qiyməti (1÷4eV) arasındadır. Yüklə 11,09 Mb. Dostları ilə paylaş:
|