Ingeniero

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TRANSFORMACIONES DE FASE 1. DIFUSIÓN. MECANISMOS 2. PRIMERA LEY DE FICK 3. SEGUNDA LEY DE FICK 4. EXPERIMENTO DE KIRKENDALL 5. ECUACIONES DE DARKEN 6. VARIABLES DE LA DIFUSIÓN. MÉTODOS EXPERIMENTALES DE DETERMINACIÓN 7. TRANSFORMACIONES DE FASE EN ESTADO SÓLIDO 8. TRANSFORMACIONES DIFUSIVAS 000002 9. TRANSFORMACIONES DESPLAZATIVAS

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1. DIFUSIÓN.MECANISMOS
Los fenómenos de difusión son conocidos desde hace muchos años, siendo Parrot en 1.815 el primero en constatar que dos gases se mezclan siempre, sean cuáles sean las

precauciones que se tomen para evitar agitaciones mecánicas o corrientes de convección.

Esta transferencia neta de sustancia es lo que se conoce como difusión. De forma intuitiva se comprende que los fenómenos difusivostienden a anular los gradientes de concentración de los sistemas en que tienen lugar, siendo Adolfo Fick (1.855) y Grahm (1.865) los que primero cuantificaron mediante leyes la difusión, y Robert Austen (1.896) el primero en calcular la velocidad de difusión del plomo en el oro.

Aunque se ha hablado de una transferencia neta de masa que opera en el sentido de anular los gradientes de concentración.Esto no es rigurosamente cierto pues, cuando existen otros gradientes (temperatura, presión, estados tensionales, etc.), la difusión puede no operar en el sentido de igualar las concentraciones, si no en el de aumentar el gradiente, hablándose entonces de difusión ascendente.

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Los mecanismos de difusión, basados en las ideas fundamentales de la cinética física y la termodinámica de noequilibrio, tienen como fuerza motriz el potencial químico, µI , y no la concentración. El potencial químico del componente i de un sistema viene definido por la expresión:

 ∂G µi =   ∂n  K

    P, T ,nK ≠i

En la asignatura termodinámica se justificará que un sistema heterogéneo formado por un conjunto de fases α, β, γ, .., que no reaccionan químicamente entre sí, y que se encuentranen un estado fuera de equilibrio, alcanza éste cuando P y T son iguales para cada fase y cuando el potencial químico de cada componente i es igual en todas las fases, es decir:

µ α = µ iβ = µ iγ = .... i µ α = µ β = µ γ = .... j j j
β γ µ α = µ k = µ k = .... k

.......... .......... .......... ... .......... .......... .......... ...

Sin embargo, cara a la simplificación de laexposición posterior, es preferible limitarse a considerar la difusión como un fenómeno cuya fuerza motriz es el gradiente de la concentración.

Es evidente que, sea cual sea la fuerza motriz de la difusión, ésta comporta un transporte neto de masa entre dos partes de un sistema heterogéneo. Este transporte se explica por un movimiento neto de átomos, gracias a saltos a posiciones inmediatas, favorecidopor la agitación térmica. Aunque estos solutos existen siempre, independientemente de la temperatura y homogeneidad del sistema, sólo conducen a un transporte neto de masa en una dirección cuando existe un gradiente de concentración, considerado éste como fuerza motriz única de la difusión.

En la figura 1-1 se ilustran los posibles mecanismos de intercambios atómicos que pueden dar lugar adifusión.

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Figura 1-1. Posibles mecanismos de intercambios atómicos

El mecanismo 1, llamado de intercambio simple entre átomos vecinos, tiene poca probabilidad de producirse en sistemas compactos pues, aunque no produce deformaciones permanentes en la red aquéllas son muy elevadas en el momento del salto; su probabilidad en sistemas de menor compacidad, debe sermayor.

El mecanismo 2, llamado anillo de Zener o de intercambio cíclico, en el que cada átomo va ocupando el lugar del anterior y el último el del primero, es también más probable en redes poco compactas y en algunas aleaciones con redes ordenadas. Este mecanismo se ha caracterizado en la red c.c. ordenada del intermetálico β - AgMg.

El mecanismo 3 de difusión por vacantes es evidente que...