Difusión

Introducción a la Ciencia de los materiales

Tema 6: Difusión

DIFUSIÓN






Introducción
Mecanismos de difusión
Leyes de Fick
Importancia industrial de la difusión
Dr. Leonir J. Gómez R.

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DIFUSIÓN

Tema 6: Difusión

Fenómeno de transporte de masa por movimiento atómico
(en los metales), movimiento iónico (en el caso delos
compuestos iónicos) y de macromoléculas (en materiales
poliméricos).
 Se da a escala microscópica.
 Se da en sólidos, líquidos y gases.
 Fuerza conductora: diferencia de concentración en material
 movimiento átomos para eliminarla y producir
composición homogénea y uniforme.
 Fenómeno termodinámicamente favorable  movimiento
átomos puede producir un cambio en la forma de la red loque conlleva una disminución de la energía libre del
material.
Dr. Leonir J. Gómez R.

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1. INTRODUCCIÓN
PAR DIFUSOR: formado por la unión de dos metales puestos en contacto a
través de las caras, por ejemplo Cu y Ni.

Tema 6: Difusión

Cu

Ni

par de difusión Cu-Ni antes
de tratamiento  T

representación
esquemática átomos de
Cuy Ni

concentraciones de Cu y Ni en
función de la posición intercara

Difusión Cu
Aleación
Cu
Cu
NiNi
Cu-Ni
Difusión Ni
tras de tratamiento  T, zona
metales puros y zona de
aleación (solución sólida)

átomos Cu y Ni, muestran
movimiento respecto
situación anterior

variación de concentraciones de
Cu y Ni en función de la posición
intercara
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1. INTRODUCCIÓN
INTERDIFUSIÓN

Tema 6: Difusión

Implica la difusión de átomos de un metal en el otro. También se
llama difusión de impurezas.

AUTODIFUSIÓN

Incluso en materiales sólidos absolutamente puros, los átomos se
mueven de una posición reticular a otra. Este proceso se conoce
como autodifusión  no se puede medir directamente, sino querequiere del empleo de trazadores radioactivos. Aunque la
autodifusión ocurre de manera continua en todos los materiales, su
efecto en el comportamiento del material no es importante.

Dr. Leonir J. Gómez R.

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1. INTRODUCCIÓN

Tema 6: Difusión

A nivel atómico, la difusión consiste en el movimiento átomos de una
posición de la red a otra.Esta movilidad de los átomos exige que se cumplan
dos condiciones en el material:
 debe existir un espacio vecino libre, vacante.
 el átomo que se mueve debe tener suficiente energía para romper
enlaces atómicos y provocar distorsión red.
El valor mínimo para que se produzca el movimiento
atómico: energía de activación Q (J/mol).
La proporciona la  T a la que está sometida material y
esde naturaleza vibratoria.

mecanismos de difusión vinculados con existencia y movimiento
defectos puntuales.
desarrollos matemáticos asociados difusión permiten conocer
difusión en un sistema (dopante, matriz) a una T.
Dr. Leonir J. Gómez R.

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2. MECANISMOS DE DIFUSIÓN
En un material real, se produce la difusión de tres modos distintos:Tema 6: Difusión

en volumen, a través de toda la masa del material
a través de los límites de grano
a través de superficies

Q VOL  Q LG  Q

Las zonas con alta energía (superficies y límites de
grano) requieren menor energía de activación para
SUP que se produzca difusión

EVOL  ELG  ESUP
la mayor parte de la
difusión se produce a
través del volumen sólido

Dr. LeonirJ. Gómez R.

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2. MECANISMOS DE DIFUSIÓN
Considerando la difusión en volumen, tres son los mecanismos que explican
la difusión en sólidos:

Tema 6: Difusión

DIFUSIÓN SUSTITUCIONAL (por vacantes)

Átomos cambian su posición en
retículo cristalino por presencia
vacantes vecinas

• Función nº vacantes.
• Recordar, que nº vacantes aumenta...