Атомы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, непрерывно колеблются около положения равновесия. Некоторые из них приобретают столь большую энергию, что уходят со своего места в межузельное пространство, меняются местами со своими соседями, занимают находящиеся рядом вакансии и т. д.
Такое перемещение атомов носит общее название – диффузия.
Различают самодиффузию и гетеродиффузию.
При обменном механизме два соседних атома обмениваются местами (рис. 9, а). При циклическом механизме диффузия протекает совместным перемещением группы атомов (рис. 9, б).
Для металлов наиболее вероятным является вакансионный механизм диффузии (рис. 9, в), при котором вакансии кристаллической решетки занимаются расположенными рядом атомами.
Рисунок 1 - Механизмы диффузии атомов:
При межузельном механизме диффузии (рис. 9, г) наблюдается переход атома из одного межузлия в соседнее. Такой механизм характерен для компонентов с малым атомным радиусом. Например, диффузия атомов углерода, азота, водорода в железоуглеродистых сплавах.
Примеры диффузионных процессов:
Диффузия в значительной степени определяет кинетику физико-химических процессов, обусловливающих разрушение материалов, ползучесть, старение, коррозию и др. Так, например, адсорбция газов или жидкостей из внешней среды приводит к ухудшению диэлектрических свойств изоляционных материалов, понижает прочность металлов и изменяет другие свойства.