DIFUSO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARCENTRO DE TECNOLOGIA

ENGENHARIA METALRGICA

TJ0004 ESTRUTURA DOS SLIDOS

CONCEITOS BSICOS

antes depois

Par de difusoInterdifuso: processo no qual os tomos de um metal se difundem dentro de outro

Autodifuso: processo que ocorre em metais puros, onde os tomos de metal que mudam de posio so do mesmo tipo que a matriz.

Mecanismos da Difuso

Difuso por lacuna:

Difuso intersticial:

Difuso em Estado EstacionrioQuando o fluxo de difuso J no varia com o tempo existe uma condio de estado estacionrio. O fluxo de difuso definido como:

ou

A variao da concentrao do elemento que se difunde como funo da posio, x, dentro do slido chamada perfil de concentrao. O gradiente de concentrao a inclinao (ou coeficiente angular) em um ponto particular da curva:

Grad. de concentrao

Para um perfil de concentrao linear:

Grad. de concentrao

Primeira lei de Fick:(Fluxo de difuso proporcional ao gradiente de concentrao)

D o coeficiente de difuso.O sinal negativo indica que a o sentido da difuso se d contra o gradiente.O gradiente a fora motriz da difuso.

Difuso Transiente ou em Estado No-Estacionrio

Difuso transiente: o fluxo de difuso e o gradiente de concentrao em ponto especfico do slido variam ao longo do tempo.

A primeira lei de Fick no mais conveniente. Deve ser usada a:

Se D independe da concentrao

Segunda lei de Fick.

Difuso Transiente ou em Estado No-Estacionrio

Hipteses:1. Antes da difuso, todos os tomos do soluto que j tiverem presentes no slido esto distribudos uniformemente a uma concentrao C0.2. A coordenada x medida da superfcie para dentro do slido.3. O tempo zero tomado como o instante imediatamente anterior ao incio da difuso.

Exemplo: slido semi-infinito com concentrao na sua superfcie mantida constante.

Funo erro de Gauss:

Condies de contorno:

Soluo:

Fatores que influenciam a Difuso

Espcies difusivas:

Fatores que influenciam a DifusoDependncia do coeficiente de difuso com a Temperatura:

D0 = constante independente da temperatura (m2/s)Qd = energia de ativao para o processo de difuso (J/mol, cal/mol ou eV/tomo)R = constante dos gases, 8,31 J/mol-K, 1,987 cal/mol-K ou 8,62 x 10-5 eV/tomo-KT = temperatura absoluta (K)

Tirando o logartmo natural:Ou o logartmo na base 10:

Ambas as equaes tem a forma y = b + mxUm grfico de ln D (ou log D) vs. 1/T deve ser uma reta com coeficientes angular e linear de -Qd/R (-Qd/2,3R) e ln D0 (log D0)

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