Difusión

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO




ROBERTO ERASMO HERMAN MARTÍNEZ
3MM5
NO. DE LISTA: 17
PROFESOR: M. EN C. LEONARDO LÓPEZ MÁRQUEZ




DIFUSIÓN
INTRODUCCIÓN
La mayor parte de los procesos y reacciones más importantes del tratamiento de materiales se basa en la transferencia de masa, bien dentro de undeterminado sólido (generalmente a nivel microscópico), o bien desde un líquido, un gas u otro sólido. Esta transferencia va acompañada inseparablemente por la difusión, un fenómeno de transporte por movimiento atómico. En éste tema se discuten los mecanismos atómicos de la difusión, los desarrollos matemáticos de la difusión y la influencia de la temperatura y de la naturaleza de las substancias difusivasen la velocidad de difusión.
El fenómeno de la difusión se puede demostrar mediante el par difusor formado por la unión de dos metales puestos en contacto a través de las dos caras. Este par se calienta a elevada temperatura (por debajo de la temperatura de fusión de ambos metales) durante un largo periodo de tiempo y luego se enfría a temperatura ambiente. La composición de ambos metales varíacon la distancia. Este resultado indica que los átomos de cobre han emigrado o difundido dentro del níquel y que el níquel ha difundido dentro del cobre. Este proceso, en que los átomos de un metal difunden en el otro, se denomina interdifusión o difusión de impurezas.
Desde el punto de vista macroscópico, la interdifusión se interpreta como los cambios de concentración que ocurren con eltiempo, como en el par de difusión Cu-Ni. Existe un claro transporte de átomos desde las regiones de elevada concentración a las de baja concentración. También ocurre difusión en metales puros, donde los átomos del mismo tipo intercambian posiciones y se denomina autodifusión. La autodifusión no se puede observar por los cambios de composición, evidentemente.


MECANISMOS DE DIFUSÓN
A nivel atómico,la difusión consiste en la emigración de los átomos de un sitio de la red a otro sitio. En los materiales sólidos, los átomos están en continuo movimiento, cambian rápidamente de posición. La movilidad atómica exige dos condiciones: 1) un lugar vecino vacío, y 2) el átomo debe tener suficiente energía como para romper los enlaces con los átomos vecinos y distorsionar la red durante eldesplazamiento. Esta energía es de naturaleza vibratoria. A una temperatura determinada, alguna pequeña fracción del número total de átomos es capaz de difundir debido a la magnitud de su energía vibratoria. Esta fracción aumentada al ascender la temperatura.
DIFUSIÓN POR VACANTES
Existe un mecanismo de difusión que implica el cambio de un átomo desde una posición reticular normal a una vacante o lugarreticular vecino vacío. Este mecanismo recibe el nombre de difusión por vacantes. Por descontado que este proceso necesita la presencia de vacantes, y las posibilidades de la difusión de las vacantes es función del número de estos defectos que existan. A elevada temperatura el número de vacantes de un metal es significativo. Puesto que en el movimiento difusivo los átomos y las vacantes intercambianposiciones, el movimiento de los átomos en la difusión va en sentido opuesto al de las vacantes. La autodifusión y la interdifusión ocurren mediante este mecanismo; en la interdifusión los átomos de soluto solo sustituyen a los átomos del disolvente.
DIFUSIÓN INTERSTICIAL
El segundo tipo de difusión implica a átomos que van desde una posición intersticial a otra vecina desocupada. EL mecanismotiene lugar por interdifusión de solutos tales como hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno, que tienen átomos pequeños, idóneos para ocupar posiciones intersticiales. Los átomos de soluto sustitucionales raramente ocupan posiciones intersticiales y no difunden por este mecanismo. Este fenómeno se denomina difusión intersticial.
En la mayoría de las aleaciones, la difusión intersticial ocurre...