Resumo ciência dos materiais: difusão

Difusão

Difusão é o fenômeno do transporte de material por movimento atômico, de uma perspectiva atômica. Os átomos em materiais sólidos se encontram em movimento constante, rapidamente mudando de posições. Para que isso aconteça, duas condições devem ser satisfeitas: deve existir um sítio adjacente vazio, e o átomo deve ter energia suficiente para quebrar as ligações dos átomos vizinhos e assim causar uma distorção da rede durante o deslocamento. A difusão ocorre apenas se houver gradientes de concentração, potencial e pressão. Alguns exemplos práticos de processos baseados em difusão são: dopagem em materiais semicondutores para controlar a condutividade, cementação e nitração dos aços para endurecimento superficial, outros tratamentos térmicos como recristalização, alívio de tensões, normalização, sinterização e alguns processos de soldagem. Temos por defeito cristalino uma irregularidade de rede que tenha uma ou mais dimensões igual a um diâmetro atômico. Há vários tipos de imperfeições, tais como defeitos de ponto (aqueles associados com uma ou duas posições atômicas), defeitos lineares (ou unidimensionais), defeitos interfaciais ou de contornos (que são bi-dimensionais). Em muitas ligas metálicas a difusão intersticial ocorre muito mais rápido que a difusão através de vacâncias, pois os átomos intersticiais são menores que os átomos da rede e, por isso, mais móveis. Existem também mais posições intersticiais vazias além de vacâncias, ou seja, a probabilidade de movimento atômico intersticial é maior do que a difusão através de vacância. Migração atômica acontece também ao longo de discordâncias, contornos de grão e superfícies externas. Estes são às vezes chamados passos de difusão de "curtos-circuitos” tendo em vista que as taxas são muito maiores do que aquelas para difusão pelo interior da rede cristalina. Contudo, em muitas situações as contribuições de curto-circuito para o fluxo global de difusão são insignificantes porque as