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1、柯肯達爾效應(kirkendall effect)原來是指兩種擴散速率不同的金屬在擴散過程中會形成缺陷,現已成為中空納米顆粒的一種制備方法。
2、碳在鐵中的擴散是間隙型溶質原子的擴散,在這種情況下可以不涉及溶劑鐵原子的擴散,因為鐵原子擴散速率與原子直徑都較小,對較易遷移的碳原子的擴散速率比較而言可以忽略的。
3、然而對于置換型溶質原子的擴散,由于溶劑與溶質原子的半徑相差不會很大,原子擴散時必須與相鄰原子間作置換,兩者的可動性大致趨于同一數量級,因此,必須考慮溶質和溶劑原子不同的擴散速率,這首先是被柯肯達爾(kirkendall)等人證實。
4、1947年,他們設計了一個試驗,在質量分數為30%的黃銅塊上鍍一層銅,并在銅和黃銅界面上預先放兩排Mo絲。
5、將該樣品經過785℃擴散退火56d后,發現上下兩排Mo絲的距離L減小了0.25mm,并且在黃銅上留有一些小洞。
6、假如Cu和Zn的擴散系數相等,那么以原Mo絲平面為分界面,兩側進行的是等量的Cu和Zn原子互換,考慮到Zn的原子尺寸大于Cu原子,Zn的外移會導致Mo絲(標記面)向黃銅一側移動,但經計算移動量僅為觀察值的1/10左右。
7、由此可見,兩種原子尺寸的差異不是Mo絲移動的主要原因,這只能是在退火時,因Cu,Zn兩種原子的擴散速率不同,導致了由黃銅中擴散出的Zn的通量大于銅原子擴散進入的通量。
8、這種不等量擴散導致Mo絲移動的現象稱為Kirkendall Effect(柯肯達爾效應)。
9、以后,又發現了多種置換型擴散偶中都有柯肯達爾效應,例如,Ag-Au,Ag-Cu,Au-Ni,Cu-Al,Cu-Sn及Ti-Mo。
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