difusion

MECANISMOS DE DIFUSION
A nivel atómico, la difusión consiste e la emifracion de los atomos de un sitio a otro. En los materiales solidos, los atomos estan en continuo movimiento, cambian rápidamente de posición. La movilidad atómica exige dos condiciones:
1.- Un lugar vecino vacio
2.- el atomo debe tener suficiente energía como para romper los enlaces con los atomos vecinos y distorsionar lared durante el desplazamiento.
La energía es de naturaleza vibratoria. A una temperatura determinada, alguna pequeña fracción del numero total de atomos es capaz de difundir debido a la magnitud de su energía vibratoria. Esyta fracción aumenta al ascender la temperatura.
MECANISMOS DE DIFUSIÓN
Existen dos mecanismos principales de difusión en los átomos en una estructura cristalina: (1)mecanismo de vacantes o sustitucional, y (2) el mecanismo intersticial.
1. Mecanismo de difusión por vacantes o sustitucional
2. Los átomos pueden moverse en las redes cristalinas desde una posición a otra si hay presente suficiente energía de activación, proporcionada ésta por la vibración térmica de los átomos, y si hay vacantes u otros defectos cristalinos en la estructura para que ellos losocupen. Las vacantes en los metales son defectos en equilibrio, y por ello algunos están siempre presentes para facilitar que tenga lugar la difusión sustitucional de los átomos. Según va aumentando la temperatura del metal se producirán más vacantes y habrá más energía térmica disponible, por tanto, el grado de difusión es mayor a temperaturas más altas.
La energía de activación para la difusiónpropia es igual a la suma de la energía de activación necesaria para formar la vacante y la energía de activación necesaria para moverla. La siguiente tabla presenta la relación de algunas energías de activación para la autodifusión en metales puros.
Metal
Punto de fusión, °C
Rango de temperatura estudiado, °C
Estructura
Cristalina
Energía de
Activación, KJ/mol
Cinc
419
240-418
HCP
91.6Aluminio
660
400-610
FCC
165
Cobre
1083
700-990
FCC
196
Níquel
1452
900-1200
FCC
293
Hierro 
1530
808-884
BCC
240
Molibdeno
2600
2155-2540
BCC
460

Se pude observar que a medida que incrementa el punto de fusión del material. La energía de activación también aumenta. Esto se da porque los metales con temperatura de fusión más altas tienden a mayores energías de enlaceentre sus átomos.
La difusión también puede darse por el mecanismo de vacantes en soluciones sólidas. La diferencia entre los tamaños de los átomos y las energías de enlace entre ellos son factores que afectan la velocidad de difusión.
2. Mecanismo de difusión intersticial
La difusión intersticial de los átomos en redes cristalinas tiene lugar cuando los átomos se trasladan de un intersticio aotro contiguo al primero sin desplazar permanentemente a ninguno de los átomos de la matriz de la red cristalina. Para que el mecanismo intersticial sea efectivo, el tamaño de los átomos que se difunde debe ser relativamente pequeño comparado con el de los átomos de la matriz. Los átomos pequeños como los de hidrógeno, carbono, oxígeno y nitrógeno, pueden difundirse intersticialmente en algunas redescristalinas metálicas. Por ejemplo, el carbono puede difundirse intersticialmente en hierro alfa BCC y hierro gamma FCC. En la difusión intersticial de carbono en hierro, los átomos de carbono deben pasar entre los átomos de la matriz de hierro.
 
DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO
Si consideramos la difusión del soluto en la figura 1. en la dirección del eje X entre dos planos de átomosperpendiculares al plano de la hoja, separados una distancia X. Supongamos que tras un periodo de tiempo, la concentración de los átomos en el plano 1 es C1 y en el plano 2 es C2. Esto significa que no se produce cambios en la concentración de los átomos de soluto en esos planos, para el sistema, con el tiempo. Tales condiciones de difusión se conocen como condiciones en estado estacionario.

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