Способ определения коэффициента гетеродиффузии примеси в металле

Союз СоюетскмиСецналнстнческииУес 1 тублнк ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ(. 01 тт 13/00 С 011 27/О; осударстееииыи комитетСовета Мииистроо СССРоо делам иэооретеиийи открытий(45) Дата опубликования описания 12.03.76 3 88. Н. Лариков и Б. Г, Никити Авторыизобретен 1) Заявите Институт металлофизики АН Украинской ССР СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ К ЕРОДИФФУЗИИ ПРИМЕСИ В фИОИЕНТАЕТАЛЛЕ Изобретение относи диффузионных парамет целью создание метод тем электрофизических:тивных веществ, гся к метрологии ов и ставит свое ки, позволяющейизмерений опред ффузии химически ициенрдых веществарактерными 25 шенным(23) Приоритет Известный способ определения коэфф та диффузии газов в металлах заключается в том, что образец, помещенный в атмос О феру исследуемого газа, нагревают до выбранной температуры и при этой же температуре измеряют его электросопротивление, Затем насыщают в процессе отжига образец газом допрекращения изменения электросопро- тивления, измеряют электросопротивление насыщенного газом образца, и, используя ., решение уравнения диффузии для цилиндрического образца и известную связь между электросопротивлением образца и количест вом растворенного в нем вещества определяют искомый коэффициент диффузии.Подобным образом определяется и коэффициент диффузии жидких и твев металлах, но с некоторыми х для каждого случая экспериментальнымиособенностями,Однако при высоких температурах (температурах проведения диффузии) преобладающим является электросопротивление,обусловленное колебаниями решетки меташыПоэтому доля электросопрокцвления за счетрастворенного в металле газа незначительна, и соответственно, в связи с этим-низкая точность определения коэффициентадиффузии. Особенно мало пригоден извесчный способ, если низка растворимостьисследуемого газа в металле. Поэтому визвестном способе требуется насыщениеметаллов исследуемым газом.В свою очередь, йасыщение металлахимическим активным веществом ограничивает применение способа, так как происходит образование зон химического соединения исследуемого вещества с основнгмметаллом, которые являются стоками придиффузии исследуемого вещества в металл.При этом длина пути диффузии уменьшается, что ведет, соответственно, к завызначениям коэффициента диффузии:1 акаэ 98 Изд. Иа /фф Тираж 902 Подписное ЦПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам нэобретеннй н открытий Москва, 113035, Раушская наб 41 редпрнятне Патент, Москва, Г.59, Бережковская наб., 24 и не может быть учтено при указаннойпостановке эксперимента,Кроме того, измерение коэффициентовдиффу зии становится затруднительным,когда исследуемое диффундирующее вещество незначительно влияет на величинуэлектросопротивления основного металла.Цель предлагаемого способа повыситьточность определения коэффициента гетеро"диффузии. Для этого добавляют в металл 10высокой степени чистоты (не менее 99,99 ат.%)специально подобранные добавки легирующего элемента в количестве 0,0001-0,001ат.% с более высоким химическим сподством к диффундирующему исследуемому ве 15шеству, чем основной металл, имеющего внем значительную величину остаточногоэлектросопротивления, Затем диффузионноенасыщение металла диффундирующим исследуемым веществом проводят в течение времени, необходимого для достижения максимального значения электропроводности.Электропроводность образцов после отжиговизмеряют при двух температурах, болеенизких, чем диффузионная, при комнатной и Яври температуре жидкого гелия (4,2 оК),Коэффициент, диффузии, определяют изэксперим ентальных зависимостей измененияоэлектропроводности при 4,2 К от времениготжнга, в процессе, которого исследуемое З 1вещество диффундирует в металл, согласноизвестной формуле, выражающей связь между электропроводностью образца и количеством растворенного в нем вещества, по тангенсу угла наклона зависимости логарифма оообразца в исходйом состоянии и после отжига от времени в течение которого проводят отжиг,Предлагаемый способ основан на том, чтона величину электропроводности сильно влия ют растворенные в металле примесные атомыи практически не оказывают влияния примесные атомы, выделившиеся из твердогораствора (в виде второй фазы, включений),В процессе отжига исследуемое вешество днффунднрует в металл ив результатетого, что элемент- добавка обладает к не 4му большим химическим сродством, чемосновной металл, селективно взаимодействует с ним, щ, образуя.химические соединения,выпадает из реиЮткц 1 а виде второй фазы,включения. При атой электропроводностьбудет повышаться до тех пор, пока из решетки металла не выпадут в виде химических сое 1)инений с диффундирующим веществом все введенныепримесные добавки,Предлагаемый способ дает возможностьопределять коэффициенты диффузии химическиактивных веществ в металлах высокой степени чистоты, в том числе благородных;дает возможность изучать коэффициентыдиффузии 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 щ и й -с я тем, что, с целью повышении точностиопределения коэффициента, к исследуемомуметаллу высокой степени чистоты добавляют легирующий элемент в количестве 0,00010,001 ат% с более высоким химическимсродством к диффундируюшему веществу,чем основной металл, имеющий в нем значительную величину остаточного электросопротивления, причем диффузионное насыщениев процессе отжига исследуемым веществом проводят в течение времени, необходимого для достижнния максимальногозначения электропроводности образца, которую измеряют при двух температурах, более низких, чем диффузионная, а искомуювеличину находят по тангенсу угла наклона зависимости логарифма разности электропроводностей образца после отжига и висходном состоянии от времени, в течениекоторого проводят отжиг,