Диффузионные процессы

Диффузионные процессы, процессы, протекающие при перемещении мельчайших частиц вещества (атомов, ионов, молекул) или их комплексов вследствие стремления к равновесному распределению концентрации мигрирующих частиц в данном объёме (см. Диффузия). При диффузионных процессах возможен обмен частицами между веществами, находящимися в различных агрегатных состояниях, т. е. возможны явления адсорбции и десорбции, растворение и кристаллизация, сушка и т.п. Диффузионные процессы лежат в основе таких технологических операций, как спекание порошков (например, в порошковой металлургии), термическая обработка металлов и химико-термическая обработка металлов (цементация, азотирование и т.п.), гомогенизация сплавов, диффузионная металлизация и т.д. Значение диффузионных процессов возрастает в связи с необходимостью создания специальных материалов для развивающихся областей техники (атомной энергетики, космонавтики и т.д.). Знание законов, управляющих диффузионными процессами, позволяет предупреждать нежелательные изменения в изделиях, происходящие под влиянием повышенных температур, больших нагрузок, облучения и т.п.

 

  Лит.: Любов Б. Я., Кинетическая теория фазовых превращений, М., 1969.

  Б. Я. Любов.

 


Комментарии*

Дополнения к описанию диффузионных процессов:

  • Ключевые свойства и механизмы:

    • Движущей силой диффузии является градиент химического потенциала, а не только концентрации.
    • Скорость диффузии описывается законами Фика и сильно зависит от температуры (подчиняется уравнению Аррениуса).
    • Различают диффузию в твёрдых телах (вакансионный, межузельный, по дефектам механизмы), жидкостях и газах.
  • Практическое применение и значимость:

    • Играют фундаментальную роль в биологических системах: газообмен в лёгких и тканях, проникновение питательных веществ через клеточные мембраны.
    • Лежат в основе работы многих электрохимических устройств, таких как топливные элементы и аккумуляторы.
    • Критически важны в полупроводниковой технологии для легирования кремния и создания p-n переходов.
*Подобраны с помощью LLM, верифицированы, но возможны неточности.