一种从多组分扩散剖面估算示踪与本征扩散系数的新实验方法
材料科学
2020-09-11 v1
摘要
几十年前，Kirkaldy与Lane提出了一种在三元体系中估算示踪与本征扩散系数的间接方法（未给出实验验证），而该方法无法通过Kirkendall标记实验实现。随后，Manning通过推广Onsager形式体系提出了多组分体系中示踪与本征扩散系数间的关系（尽管无法通过相交扩散偶来估算）。通过解决本文中的这些问题，我们现提出了在伪三元扩散偶中估算这些参数的方程与方法，其中扩散路径可在多组分空间中相交。我们选用NiCoFeCr体系验证该方法，因为已有高质量的扩散偶实验以及通过放射性示踪法测得的所有组分的示踪扩散系数。将依新提方法估算的示踪扩散系数与依放射性示踪法估算的数据比较，发现二者极为吻合。进而，首次在多组分体系中实验估算了本征扩散系数，凸显了组分间的扩散相互作用。我们进一步表明，当在同一多组分体系中由其他类型扩散偶（伪二元与体对角线）估算时，本征扩散系数相同（若空位风效应可忽略/被忽略）。该方法现可推广至含Al、Ga、Si的体系，其中因种种原因难以/无法用放射性示踪法估算示踪扩散系数。
引用
@article{arxiv.2009.04686,
title = {A novel experimental method of estimating tracer and intrinsic diffusion coefficients from multicomponent diffusion profiles},
author = {Neelamegan Esakkiraja and Anuj Dash and Avik Mondal and K. C. Hari Kumar and Aloke Paul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.04686},
year = {2020}
}