Fundamentos de la Difusión en Materiales: Mecanismos y Leyes de Fick

Difusión (fenómeno de transporte): mecanismo por el que la
materia se transporta a través de la materia.

Difusión en sólidos ⇒ movimiento de átomos dentro del sólido→Las vibraciones térmicas en los sólidos permiten que algunos átomos se muevan→ Fenómeno que necesita de activación térmica.

La difusión es + rápida en:Estructuras cristalinas abiertas,Materiales con bajas Tf, Aumentando la T, Especies pequeñas.

La difusión es +lenta en: Estructuras cristalinas compactas,  Materiales con altas Tf, Materiales covalentes, Especies grandes.

Mecanismos de difusión¿que necesita la difusión?:espacio(mecanismos de difusión;vacantes, intersticiales) y energía. La energía de activación para la autodifusion aumenta con la Tf  del metal.

Difusión sustitucional: movimientos átomos: ↑Etérmica
para vencer Eactivación, ∃ vacantes o defectos para desplazarse. Las
vacantes son defectos en equilibrio y siempre
están presentes. Según ↑T⇒↑ [defectos] y ↑ Etérmica
<> Eact ⇒ ↑ difusión

Energía de activación: Al ↑ Tfusión ⇒ Ea↑ y  Puesto que si Tf
↑⇒ Eenlace↑

 Difusión intersticial: Átomos en posiciones intersticiales se desplazan a otras posiciones intersticiales  sin desplazar permanentemente a ningún átomo de la matriz. Los átomos que difunden intersticialmente son  pequeños respecto de los de la matriz (ej: En
metales: C, H, O, N). La difusión intersticial: tiene una Ea

1ª ley de Fick:: La velocidad a la cual difunden los átomos en un material se puede expresar como un flujo, J que define el nº de aotmos que atraviesan la unidad de superficie en la unidad de tiempo.|| Condiciones de estado estacionario: No cambia la concentración de átomos de soluto en un punto con el tiempo.
El flujo de difusión no cambia con el tiempo.|| Se crea al ponerse en contacto materiales de diferente composición. J a una T es cte solo si son ctes las composiciones a cada lado.

2ª ley de Fick: Mayoría de materiales⇒difusión estado no estacionario: La concentración de átomos de soluto en un punto del material cambia con el tiempo. (las sustacncias se acaban agotando)

Factores que influyen en la difusividad: Mecanismo de difusión(tamaño de átomo), tipo de estructura cristalina de la rez matriz(disolvente)Dbbc>Dfcc, tipo de interacciones o defectos en el cristal, concentración especies que difunden(Al ↑ la concentración de los átomos de soluto se modifica D), Temperatura(↑T⇒↑D).