difucion de los metales




DIFUSIÓN EN LOS METALES
La teoría de la difusión en los cuerpos sólidos está basada en las ideas fundamentales de la cinética física y la termodinámica desequilibrada, está estrechamente vinculada con el estudio sobre los defectos en los cristales y es, por eso, una parte importante de la física de los cuerpos sólidos.
Puede afirmarse que la fase ( la velocidad del proceso es controladapor la difusión) es repetida por los especialistas en metalografía y los fisicoquímicos con mayor frecuencia que otras expresiones análogas.
El conocimiento de las leyes de los procesos de difusión permite al especialista en ciencia de los materiales aumentar considerablemente la efectividad de la búsqueda de nuevos materiales y métodos óptimos de su elaboración
La importancia de ladifusión se determina, por lo menos, por tres circunstancias. En primer lugar, la difusión es un proceso elemental, en el sentido que se realiza gracias al desplazamiento de diferentes partículas ( átomos, iones, moléculas), o sea, a nivel atómico. Por eso el estudio de la difusión es un instrumento útil y en muchos sentidos único para la investigación de la estructura de los metales, los defectos de lared, etc.
En segundo lugar, la difusión es uno de los procesos más comunes en los cuerpos sólidos. La difusión se produce en los metales puros y en aleaciones metálicas, en los óxidos y los compuestos intermetálicos, en los dieléctricos y los semiconductores, en una gama amplia de temperaturas y condiciones externas
Finalmente, en tercer lugar la difusión desempeña un papel rector en muchosprocesos que determinan la estructura y las propiedades de los materiales. Entre éstos pueden nominarse la cristalización, las conversiones de fase, los procesos de generación en las soluciones sólidas y la coagulación, la aglutinación de los materiales en polvo, muchos procesos específicos en los semiconductores ( uniones p - h ), etc. Se debe destacar especialmente la importancia de la difusión en ladeformación plástica a temperaturas altas y la destrucción de los metales, debido al aumento de los requisitos de la pirorresistencia de los materiales.
A diferencia de algunas otras ramas de la física y la química de los cuerpos sólidos, la teoría de difusión y sus métodos se encuentran en desarrollo, no existen ideas aceptadas por todos sobre todos los problemas
PRIMERA LEY DE FICK (VELOCIDADDE DIFUSIÓN)
La velocidad a la cual los átomos se difunden en un material se mide por la densidad de flujo J, la cual se define como el número de átomos que pasa a través de un plano de área unitaria por unidad de tiempo
La primera ley de Fick determina el flujo neto de átomos,
J = - D. c /x
donde J es la densidad de flujo ( átomos / cm 2 . s) , D es la difusividad o coeficiente dedifusión ( cm2 /s), y c /x es el gradiente de concentración ( átomos / cm3 . cm ). Diversos factores afectan el flujo de átomos durante la difusión.

GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN
El gradiente de concentración indica cómo varía la composición del material con la distancia; c es la diferencia de concentración a lo largo de la distancia x ( figura 6.2). En el oro puro no ocurre flujo neto porautodifusión, puesto que la concentración de átomos de oro es idéntica en todas partes. Sin embargo, se origina un flujo neto de átomos de cobre y níquel cuando estos materiales se alean hasta que el metal sea homogéneo. Se debe hacer notar que el flujo es inicialmente alto cuando el gradiente de concentración es alto, y decrece gradualmente conforme se reduce el gradiente.
Análogo a la penetración delcalor , desde el punto de vista matemático, pueden utilizarse las mismas ecuaciones que empleaba Fourier en los problemas de conductibilidad calorífica: ( es suficiente sustituir en la ley de Fourier las palabras cantidad de calor por cantidad de sustancia disuelta y la palabra temperatura por concentración de la solución.

En la dirección del eje X, la primera ley de Fick se escribe Así:...