Difusão no estado sólido

ESTRUTURA DE MATERIAIS

GRUPO DE ESTUDOS SOBRE FRATURA DE MATERIAIS DEMET/EM/UFOP

DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDO

DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDO

a) b) c) d) e) f) g) h) i) j)

k)

Introdução Processos termicamente ativados Difusão: definição e mecanismos Exemplos de processos que usam a difusão Equações de difusão Difusão estacionária: primeira equação de Fick O coeficiente de difusão: definição, efeito da temperatura, efeito da estrutura, difusão volumétrica e em descontinuidades Efeito Kirkendall Equações de Darken Difusão não-estacionária: segunda equação de Fick, método de Grube, método de Matano Difusão intersticial, efeito Snoek, tempo de relaxação e pêndulo de torção

ESTRUTURA

PROPRIEDADES

Processos termicamente ativados
Numerosos fenômenos em Ciência dos Materiais ocorrem mais rapidamente quando a temperatura é aumentada. Em muitos casos, a dependência da velocidade de reação ou transformação (V) segue uma equação do tipo Arrhenius (1859-1927):

onde:
V é a velocidade da reação ou transformação; c é uma constante; Q é a energia de ativação; R é a constante dos gases e T é a temperatura absoluta.

A equação de Arrhenius é uma equação empírica, que descreve a velocidade de uma reação ou transformação em função da temperatura e da barreira de energia que se opõe à reação. A energia de ativação é a altura da barreira de energia que se opõe à ocorrência da reação ou transformação e deve ser vencida (nos processos termicamente ativados) por excitação térmica. A figura a seguir representa esquematicamente um processo termicamente ativado. Note que o estado 2 é mais estável que o estado 1, ou seja, o estado 2 tem energia mais baixa. Todavia, a passagem do estado 1 para o estado 2 exige que a barreira energética Q seja superada. A figura a seguir apresenta uma representação gráfica típica da equação de Arrhenius. Por meio da determinação da declividade da reta pode-se determinar a energia de ativação do processo.

Quando uma reação ou