Способ определения коэффициента гетеродиффузии примеси в металле

 

Союз Соаетсккх

Сецкалнсткческии

Уес1тублнк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 496483 (61) Дополнительное к авт. "внд-ву (22) Заявлено22.04.74 (21) 2019058/26-25 с присоединением заявки (23) Приоритет (43) Опубликовано25. 12. 75. бюллетень №47 (45) Дата опубликования описания 12.03.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иэооретеиий и открытий (53) УДК 539.219.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л. H. Лариков и Б. Г. Никитин (71) Заявитель

Институт металлофизики AH Украинской ССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕ11ИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ГЕТЕРОДИФФУЗИИ ПРИМЕСИ В МЕТАЛЛЕ для каждого случая экспериментальными особенностями, Однако при высоких температурах (температурах проведения диффузии) преобладающим является электросопротивление, обусловленное колебаниями решетки меташы

Поэтому доля электросопрокявления за счет растворенного в металле газа незначительна, и соответственно, в связи с этим-низкая точность определения коэффициента диффузии. Особенно мало пригоден извесчный способ, если низка.. растворимость исследуемого газа в металле. Поэтому в известном способе требуется насыщение металлов исследуемым газом.

В свою очередь, йасыщение металла химическим активным веществом ограничивает применение способа, так как проис ходит образование зон химического соединения исследуемого вещества с основн1- м металлом, которые являются стоками при диффузии исследуемого вещества в металл.

При этом длина пути диффузии уменьшается, что ведет, соответственно, к завышенным значениям коэффициента диффузии

Изобретение относится к метрологии диффузионных параметров и ставит своеи целью создание методики, позволяющей путем электрофизических измерений опреде;лять коэффициенты диффузии химически ак:тивных веществ.

Известный способ определения коэффициен-: та диффузии газов в металлах заключается в том, что образец, помещенный в атмос- 1р феру исследуемого газа, нагревают до выбранной температуры и при этой же температуре измеряют его электросопротивление.

Затем насыщают в процессе отжига образец газом до прекращения изменения электросопро- тивления, измеряют электросопротивление насыщенного газом образца, и, используя ., решение уравнения диффузии для цилиндрического образца и известную связь между электросопротивлением образца и количеством растворенного в нем вещества, определяют искомый коэффициент диффузии.

Подобным образом определяется и коэффициент диффузии жидких и твердых веществ в металлах, но с некоторыми характерными 25 (51) М. Кл. G Oln 13/00

С- 01тт 27/О,>

499648 3

Составитель С.Беловодченко

Редактор В.Дибобес TехРед 3. Гараненко Ko > 0Ð Ц.Позняковская

Заказ ЯфЯ Изд. Ию /ф® Тираж 902 Подписное

ЦПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам нэобретеннй н открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4!

1редпрнятне «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24 и не может быть учтено при указанной постановке эксперимента, Кроме того, измерение коэффициентов диффу зии становится затруднительным, когда исследуемое диффундируюшее вещество незначительно влияет на величину электросопротивления основного металла.

Uem предлагаемого способа повысить точность определения коэффициента гетеродиффузии. Для этого добавляют в метаж : 10 высокой степени чистоты (не менее 99.99ат.%) специально подобранные добавки легирующего лемента в количестве 0,0001-0,001 ат.% с более высоким химическим сподством к диффундирующему исследуемому ве- 15 шеству, чем основной металл, имеющего в нем значительную величину остаточного электросопротивления. Затем диффузионное насыщение металла диффундируюшим исследуемым веществом проводят в течение вре- 20 мени, необходимого для достижения максимального значения электропроводности.

Электропроводность образцов после отжигов измеряют при двух температурах, более низких, чем диффузионная, при комнатной и Я при температуре жидкого гелия (4,2оК).

Коэффициент, диффузии, определяют из эксперим ентальных зависимостей изменения о электропроводности при 4,2 К от времени готжнга, в процессе. которого исследуемое 30 вещество диффундирует в металл, согласно известной формуле, выражающей связь между электропроводностыо образца и количеством растворенного в нем вешества, по тангенсу угла наклона зависимости логарифма образца в исходйом состоянии и после отжига от времени в течение которого проводят отжиг.

Предлагаемый способ основан на том, что на величину электропроводности сильно влия-40 ют растворенные в металле примесные атомы и практически не оказывают влияния примесные атомы, выделившиеся из твердого раствора (в виде второй фазы, включений).

) В процессе отжига исследуемое вешест- 45 во днффунднрует в металл и в результате того, что элемент- добавка обладает к не4 му большим химическим сродством, чем основной металл, селективно взаимодействует с ним, ii, образуя.химические соединения, выпадает из решетки y, âèäå второй фазы, включения. При этом электропроводность будет повышаться до тех пор, пока из решетки металла не выпадут в виде химических соединений с пиффундируюшим вешеством все введенные!примесные добавки.

Предлагаемый способ дает возможность определять коэффициенты диффузии химически активных веществ в металлах высокой степени чистоты, в том числе благородных; дает возможность изучать коэффициенты диффузии в области отсутствия концентрационной зависимости коэффициента диффузии.

Предмет изобретения

Способ определения коэффициента гетеродиффузии примеси в металле путем измерения электропроводности металла после отжига образца, о т л и ч а ю ш и й— с я тем, что, с целью повышении точности определения коэффициента, к исследуемому металлу высокой степени чистоты добавляют легируюший элемент в количестве 0,00010,001 ат!% с более высоким химическим сродством к диффундируюшему вешеству, чем основной металл, имеющий в нем значительную величину остаточного электросопротивления, причем диффузионное насышение в процессе отжига исследуемым вешеством проводят в течение времени, необходимого для достижнния максимального значения электропроводности образца, которую измеряют при двух температурах, более низких, чем диффузионная, а искомую величину находят по тангенсу угла наклона зависимости логарифма разности электропроводностей образца после отжига и в исходном состоянии от времени, в течение которого проводят отжиг.