E6 Diffusion atomique

Topique

La température de ce métal détermine, selon la même relation d'Arrhenius qui régit la concentration d'équilibre des lacunes dans un autre modèle de cet ensemble, le coefficient de diffusion des atomes au sein du réseau cristallin du métal. En effet, ce sont ces mêmes lacunes qui permettent à un atome voisin de passer de son site cristallin à un site vacant adjacent. Plus la température de ce métal est élevée, plus le nombre de lacunes disponibles est important et plus l'énergie thermique nécessaire à chaque atome pour les atteindre est grande. Par conséquent, une température plus élevée pour ce métal se traduit également par un coefficient de diffusion plus élevé, conformément à cette même relation d'Arrhenius.

Ce même coefficient de diffusion, selon la deuxième loi de Fick, régit l'évolution spatiale et temporelle de la concentration d'un soluté au sein de ce métal lorsque cette concentration n'est pas uniforme. La deuxième loi de Fick décrit comment la concentration du soluté en tout point de ce métal varie au cours du temps proportionnellement à la courbure du profil de concentration en ce point, aplanissant progressivement toute différence de concentration jusqu'à ce que l'uniformité soit atteinte. Un coefficient de diffusion plus élevé signifie que, selon la seconde loi de Fick, l'aplatissement du profil de concentration se produit plus rapidement.

Dans le cas particulier de la diffusion semi-infinie, où ce métal est en contact, sur une seule surface, avec une source de soluté maintenue à concentration constante, la seconde loi de Fick est résolue à l'aide de la fonction d'erreur. Cette fonction d'erreur décrit, en chaque point et à chaque instant, la fraction de la différence de concentration initiale qui a déjà diffusé jusqu'à ce point. Un temps écoulé plus long, ou un coefficient de diffusion plus élevé, signifie que, selon cette même fonction d'erreur, le soluté diffuse plus profondément dans le métal pendant ce même intervalle de temps.

Par conséquent, ce modèle, avec son coefficient de diffusion et la seconde loi de Fick, régit la cinétique de quatre autres modèles de cet ensemble : la trempe et le revenu, la précipitation, la recristallisation et le frittage de ce métal. Aucun de ces processus ne pourrait se dérouler à une vitesse donnée sans ce coefficient de diffusion. De plus, le fait que ce coefficient de diffusion soit déjà utilisé par un autre modèle de cet ensemble pour décrire le fluage contrôlé par la diffusion dans ce métal, et par un autre modèle encore pour décrire comment l'hydrogène dissous atteint l'extrémité d'une fissure, fait de ce modèle, dans les deux cas, la base physique sur laquelle ces deux modèles dépendaient déjà.

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