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8/20/2019 Tema 2 - Procesos de difusión
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
PROCESOSDE DIFUSIÓNT2
UNIVERSIDAD DE LEON
8/20/2019 Tema 2 - Procesos de difusión
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INDICE
INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
1. Conceptos Previos
2. Mecanismos de Difusión
4. Difusividad
3. Procesos de Difusión
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CONCEPTOSPREVIOS1
INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
o LR-014. Callister. Capítulo 5. Apartado 5.1
LECTURA RECOMENDADA:
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIALConceptos
Previos
1
DEFINICIÓN
“Transporte de materia a través de la materia”
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
CIENCIAS DE
MATERIALES
Los átomos en movimiento son del
propio elemento.
Los átomos en movimiento sonde otro elemento.
ConceptosPrevios
1
DEFINICIÓN
“Transporte de materia a través de la materia”
Autodifusión
Interdifusión2
1
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIALConceptos
Previos
1
Autodifusión
1
1
1
2
2
3
3
4
4
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIALConceptos
Previos1
Composiciónvariable conla distancia
Tiempo= 0 s Tiempo= t s
PAR DIFUSOR:
INTERDIFUSIÓN
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2MECANISMOSDE DIFUSIÓN
INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
o LR-015. Callister. Capítulo 5. Apartado 5.2
o LR-016. Smith. Capítulo 4. Apartado 4.6
LECTURA RECOMENDADA:
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
un gradiente de concentración
Mecanismosde Difusión2 La DIFUSIÓN ocurrirá siempre que:
una posición reticular próxima vacía
Los átomos tengan suficiente
energía como para romper
enlaces y distorsionar la red
1
2
3
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
Mecanismo Sustitucional:
Mecanismosde Difusión2
Mecanismo Intersticial:
posiciones
reticulares
posiciones
intersticiales
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIALMecanismos
de Difusión2COMPARATIVA DE LOS MECANISMOS:
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
...A RECORDAR
Mecanismosde Difusión2
La difusión intersticial essiempre porinterdifusión
La difusión sustitucionalpuede ser por autodifusión
o interdifusión
E (sustitucional) >>> E(intersticial)
Difusión intersticial más rápida
que la Difusión sustitucional
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3 PROCESOSDE DIFUSIÓN
INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
o LR-019. Callister. Capítulo 5. Apartados 5.3
y 5.4o LR-020. Smith. Capítulo 4. Apartado 4.6
LECTURA RECOMENDADA:
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
CÁLCULOS ELEMENTALES
DIFUSIÓN EN ESTADO ESTACIONARIO
J es constante con el tiempo: 1ª LEY DE FICK
J no es constante con el tiempo: 2ª LEY DE FICK
Procesos deDifusión3
FLUJO DE DIFUSIÓN (J):
DIFUSIÓN EN ESTADO NO ESTACIONARIO
Número de Átomos que se difundenperpendicularmente a través de un área de unsólido por unidad de tiempo.
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scm
át
dx
dc D J
.
.2
D = Difusividad, cm2/s
dc/dx = gradiente de concentraciones, at/cm4
1ª LEY DE FICK
Procesos deDifusión3
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
2ª LEY DE FICK
t D
xerf
C C
C C
s
x s
..20
dx
dC Ddxd
dt dC x x .
Condición inicial, t=0C(x, t=0) = C0
Condiciones frontera, t>0C(x=0, t) = Cs
C(x=, t) = C0
Procesos deDifusión3
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
2ª LEY DE FICK
Procesos deDifusión3
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4DIFUSIVIDADD (m
2
/s)
INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
o LR-017. Callister. Capítulo 5. Apartado 5.5
o LR-018. Smith. Capítulo 4. Apartado 4.6 y4.8
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
COEFICIENTE D VELOCIDAD DE DIFUSIÓN
1. Mecanismo de difusión
2. La estructura cristalina
3. La temperatura
4. Microestructura
Difusividad4
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
Difusividad4FACTORES QUE
AFECTAN A LA DIFUSIVIDAD, D
MECANISMO:El mecanismosustitucionaltiene menor
D que elintersticial
ESTRUCTURA:Las estructurascon máshuecos tienenmayor D
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
T R
Q
e D D .0.
3. TEMPERATURA
D = Difusividad, m2/sD0 = Cte. Proporcionaledad, m
2/s.
Cte para cada material
Q = Energía de Activación, J/molR = Cte. Molar de los gases, 8,32 J/mol.KT = Temperatura, K
FACTORES QUE AFECTAN A LA
DIFUSIVIDAD, D
Difusividad4
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INGENIERÍA DE MATERIALESGRADO DE INGENIERÍA AEROEPACIAL
FACTORES QUE AFECTAN A LA
DIFUSIVIDAD, D
4. MICROESTRUCTURA
D mayor en sólidos policristalinosque en los monocristalinos (bordesde grano)
Difusividad4
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