Ảnh hưởng của thông số trật tự xa lên sự khuếch tán của hợp kim thay thế hai thành phần

Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của thông số trật tự xa lên sự khuếch tán của hợp kim hai thành phần khi sử dụng phương pháp thống kê mô men và lí thuyết trật tự. Nghiên cứu đã nhận được biểu thức giải tích xác định sự phụ thuộc của hệ số khuếch tán D, thừa số có dạng hàm mũ Do, năng lượng kích hoạt E vào thông số trật tự xa.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của thông số trật tự xa lên sự khuếch tán của hợp kim thay thế hai thành phần JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Natural Sci., 2014, Vol. 59, No. 4, pp. 3-8 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ TRẬT TỰ XA LÊN SỰ KHUẾCH TÁN CỦA HỢP KIM THAY THẾ HAI THÀNH PHẦN Hoàng Văn Tích Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của thông số trật tự xa lên sự khuếch tán của hợp kim hai thành phần khi sử dụng phương pháp thống kê mô men và lí thuyết trật tự. Nghiên cứu đã nhận được biểu thức giải tích xác định sự phụ thuộc của hệ số khuếch tán D, thừa số có dạng hàm mũ Do , năng lượng kích hoạt E vào thông số trật tự xa. Các kết quả đã được áp dụng tính số đối với một số hợp kim như AuCu, AuAl, F eT a, F eW , so sánh với thực nghiệm cho thấy có sự phù hợp tốt. Từ khóa: Thông số trật tự xa, khuếch tán, hợp kim hai thành phần, phương pháp thống kê mô men, lí thuyết trật tự.1. Mở đầu Sự khuếch tán của các nguyên tử trong tinh thể được lí thuyết và thực nghiệm xácnhận công thức tính hệ số khuếch tán tuân theo định luật Arrenhius [6]: { } E D = Do exp − (1) kB Ttrong đó, Do : hệ số tỉ lệ và được gọi là thừa số có dạng mũ, E: năng lượng kích hoạttạo nên bước nhảy khuếch tán của một nguyên tử, kB : hằng số Boltzman, T : nhiệt độtuyệt đối. Trong các tài liệu [1, 2-4], sử dụng phương pháp thống kê mô men (PPTKMM),chúng tôi đã xác định được hệ số khuếch tán của các tinh thể kim loại và hợp kim, kết quảnhận được phù hợp với thực nghiệm cũng như các tác giả khác. Tuy nhiên ảnh hưởng củacác thông số trật tự lên sự khuếch tán đặc biệt đối với hợp kim chưa được đề cập đến. Vìvậy trong công trình này chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số trật tự lên sựkhuếch tán của các nguyên tử của hợp kim thay thế hai thành phần có cấu trúc lập phươngtâm diện và lập phương tâm khối.Ngày nhận bài: 25/12/2013. Ngày nhận đăng: 10/3/2014.Tác giả liên lạc: Hoàng Văn Tích, địa chỉ e-mail: hoangtich48@yahoo.com.vn. 3 Hoàng Văn Tích2. Nội dung nghiên cứu2.1. Lí thuyết khuếch tán của các nguyên tử của hợp kim thay thế hai thành phần Xét hợp kim hai thành phần AB có cấu trúc lập phương tâm diện (LPTD) hoặc lậpphương tâm khối (LPTK) gồm NA nguyên tử loại A và NB nguyên tử loại B, trong đóN = NA + NB là số nguyên tử của hệ. Gọi CA = C = NNA là nồng độ nguyên tử A tronghợp kim, CB = NNB = 1 − C là nồng độ nguyên tử B trong hợp kim. Trong [1] chúng tôinhận được công thức xác định hệ số khuếch tán của nguyên tử A trong hợp kim hai thànhphần AC B1−C như sau: ( ) EA DA =D0A exp − (2) kB T { f } { } ϖA 2 Sv εA DoA = n1 fA a C exp exp (3) 2π AB kB T kB Ttrong đó n1 : số nguyên tử nằm trong quả cầu phối vị thứ nhất, εA : năng lượng tạo nênmột vacancy, fA : thừa số tương quan, ϖA : tần số bước nhảy của nguyên tử A vào vị trívacancy, kB : hằng số Boltzmann, T : nhiệt độ tuyệt đối, Svf : entropy tạo vacancy. Độ dàibước nhảy khuếch tán một cách gần đúng phụ thuộc tuyến tính nồng độ các nguyên tửA, B [1, 2] : aAB ≈ caA + (1 − c)(aB − aa ) (4)Năng lượng kích hoạt[ EA của nguyên tử A trong hợp kim được xác] định bởi công thức: EA = C −(n1 +n2 )ψ ∗A ∗A ∗A 0 +n1 ψ1 +n2 ψ2 +(BA −1)ψ 0 ∗A [ ] (5) +(1 − C) −(n1 +n2 )ψ ∗B0 +n 1 ψ1 ∗B +n2 ψ2 ∗B +(B B −1)ψ ∗B 0 −(BA −1)ψ ∗A 1 +T S f υỞ đây n1 , n2 là số nguyên tử A (hoặc B) nằm trong quả cầu phối vị ...