由单一扩散偶剖面实验估算三元与多元系统中扩散系数的方法
材料科学
2024-01-22 v1
摘要
直到最近，遵循广泛实践的扩散偶法无法在多元系统中估算扩散系数仍是教科书常识。最近提出的约束扩散偶法需要在多元空间中有两条相交的扩散路径，并且扩散偶端部成员的成分需要得到非常精确的控制，这在某些系统中可能因扩散路径的复杂性而变得棘手。在本研究中，我们提出了一种直接在 Kirkendall 标记面处由单一扩散偶估算所有类型扩散系数的方法。讨论了在浓三元 Ni-Co-Fe、富铁四元 Fe-Ni-Co-Cr 和富镍五元 Ni-Co-Fe-Cr-Al 合金中制备扩散偶的估算方法和设计策略。进一步表明，人们甚至可以利用扩散偶端部的成分剖面来估算杂质扩散系数，迄今为止这在多元系统中很少被实践。我们进一步论证了在浓合金或多主元合金中估算示踪扩散系数和本征扩散系数的重要性，在这些合金中，互扩散系数对于理解元素的扩散相互作用和相对迁移率可能是模糊且具有误导性的。我们还展示了在浓合金中考虑空位风效应的重要性。本研究展示的制备扩散偶的方法和设计策略可相对容易地适用于在镍基、钴基（高温合金）和铁基（钢）多元系统中生成迁移率数据库，而直到最近这被认为是不可能的。
引用
@article{arxiv.2401.10684,
title = {An Experimental Estimation Method of Diffusion Coefficients in Ternary and Multicomponent Systems from a Single Diffusion Couple Profile},
author = {Suman Sadhu and Anindita Chakraborty and Surendra Makineni and Saswata Bhattacharyya and Aloke Paul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.10684},
year = {2024}
}