Якщо електричний струм проходить крізь рідкий метал, який вміщує чужорідні частинки, то в ньому навколо даних частинок виникають електромагнітогідродинамічні течії. Рушійною силою подібної конвективної течії є об'ємна сила Лоренця. У випадку розчинності речовини включення в рідині має місце електроконвективна дифузія, величину якої можна описати за допомогою числа Шервуда Sh. Об'єктами для опису даного явища взято дві пари, які утворюють відповідні системи: Cu(тв.)-Al(рідк.) і Ni(тв.)-Al(рідк.); і проведено розрахунки, а також наведено експериментальні дані.

Показано, що розподіл нейронних молекул клітинної адгезії (NCAM) на поверхні нейритів нейронів гіпокампа миші, що активно ростуть за умов культивування, складається принаймні з двох складових. Одна з них проявляється в експоненціальному зменшенні імунофлуоресценції NCAM, яке спостерігалося по мірі віддалення від соми та конуса росту нейриту в бік центральної частини останнього. Ця складова може бути описана моделлю, яка припускає дифузний перерозподіл NCAM із місця переважного вбудовування таких молекул (соми нейрона і конуса росту). Інша складова виявляється за присутністю кластерів NCAM, які аперіодично розподілені вздовж нейритів. Деякі з таких кластерів (які спостерігалися після імунозабарвлення живих гіпокампальних нейронів антитілами до NCAM) можуть стрибкоподібно рухатися вздовж нейритів як в антероградному, так і в ретроградному напрямку, причому швидкість їх руху під час стрибка сягає 0,5 мкм/с. Зроблено висновок, що крім пасивної дифузії NCAM існує активний механізм перерозподілу даних молекул у центральній частині нейритів.

Одержано аналітичні вирази для коефіцієнтів хімічної і стрибкової дифузії, а також для дифузії "мічених" атомів для випадку сильного відштовхування найближчих сусідніх адатомів, коли їх концентрація близька до половини моношару. Використовуючи важливу властивість саме такої системи, яка полягає в тому, що внесок у потік частинок дають тільки сильно скорельовані стрибки адатомів, ми змогли описати явища переносу в рамках кінетики майже ідеального газу дефектів. Пояснено природу глибокого мінімуму в концентраційній залежності коефіцієнта стрибкової дифузії, а також різні значення коефіцієнтів стрибкової дифузії і дифузії "мічених" атомів, які спостерігаються для покриттів більших, ніж половина моношару. Висновки нашої теорії порівнюються з результатами моделювання методом Монте-Карло на комп'ютері Cray T3E (LC672-128), причому алгоритм забезпечував повністю паралельний режим його роботи. Обидва підходи дають близькі результати, які істотно відрізняються від одержаних з використанням теорії, що нехтує кореляцією стрибків адатомів.

Проаналізовано дві задачі дифузії домішки в твердому тілі зі зміною стану атомів, що дифундують: 1) дифузія зі створенням та розпадом нерухомих комплексів для випадку, коли концентрація вловлювачів значно перевищує концентрацію комплексів; 2) дифузія за міжвузловинно-вузловим механізмом з обміном між станами, який здійснюється за участю власних міжвузловинних атомів (дифузія з витісненням). Аналітичні розв'язки отримано в явному вигляді.

З використанням прецизійних структурно-чутливих методик внутрішнього тертя і механічного гістерезису в інтервалі температур 293 - 800 К виміряно активаційні параметри дифузійної рухливості, непружності, мікроплинності та пластичної деформації насичених воднем твердих розчинів втілення і заміщення на базі металів з низьким (ГЦК-Al), середнім (ГЩУ-Mg) і високим (ОЦК-Mo) бар'єрами Пайерлса, їх малолегованих і насичених воднем сплавів з барієм, літієм і воднем. Обгрунтовано висновок, що близькодіюча дифузія, прискорена активацією кластерів "воднева вакансія - розчинений елемент", є одним із найбільш імовірних контролюючих механізмів розпаду насичених воднем ГЩУ-твердих розчинів заміщення і втілення з кластеризованою структурою, що формується. В ОЦК-Mo - C, H твердих розчинах атоми втілення певним чином впливають на зміну термічної компоненти наведеної критичної напруги зсуву, яка згладжує потенціальний рельєф ОЦК-грат за допомогою термічних осциляцій і полегшує, таким чином, термічно активоване подолання дислокаціями бар'єрів Пайерлса.

Досліджено нанокристалічну дифузійну систему Cr/Al. Тонкі плівки Cr наносились методом осадження із парової фази на алюмінієву (25 мкм) підкладку в камері високого вакууму. Використовувались MCBI та електронна оже-мікроскопія. До відпалу має місце ефект конденсаційно-стимульованої дифузії. При температурах 723 та 823 К визначено коефіцієнти об'ємної та зернограничної дифузії. Згідно з розрахунками після відпалу дифузія протікає головним чином вздовж меж зерен.

У пошуках більш загального підходу результати досліджень структурних перетворень у насичених воднем твердих розчинах, що розпадаються, ГЩУ-Mg - Ba і Al - Li проаналізовано й узагальнено в межах концепції воднево-стимульованої дифузії та моделі дифузійної кластеризації структури, що розвивається, з оцінкою швидкості релаксації та активаційних параметрів дифузії за допомогою структурно-чутливих методик в інтервалі температур 293 - 900 К. Виявлено, що спостережувана прискорена (близькострибкова) дифузія відбувається в твердих розчинах (включення та заміщення) з кластеризацією структури, яка відповідає за високу швидкість розпаду та короткочасне зародження гідридів за низьких (кімнатних) температур. Відповідно до цього змішану дифузію, обумовлену участю рухливих дифузійних кластерів "надлишкова, воднем індукована вакансія - розчинений атом", розглянуто як один з найбільш імовірних механізмів контролювання, що викликає аномальне відхилення дифузійної рухливості водню від класичної (арреніусівської) поведінки за низьких (кімнатних) температур.

Наведено і обговорено результати експериментальних досліджень поверхневої дифузії літію, стронцію і диспрозію на гранях (112) вольфраму і молібдену. Одержані дані демонструють сильні прояви поверхневих фазових переходів у кінетиці поверхневої дифузії.

На основі аналізу робіт, присвячених проблемі рафінування тугоплавких металів від елементів проникнення, запропоновано спосіб їх обробки та вивчено вплив технологічних параметрів на глибину виведення із Mo і W цих домішок.

Методами рентгеноструктурного, мікродюрометричного, електронно-зондового аналізів (ЕЗА) та оже-електронної спектроскопії (ОЕС) досліджено вплив попередньої пластичної деформації (ППД) в діапазоні від 0 до 30 % і складу азот- і вуглецевмісного газового середовищ на формування дифузійних шарів, фазовий і хімічний склад, структуру та властивості за умов насичення сплаву Fe + 2,2 % Cr + 2,2 % Ti азотом і вуглецем за 853 К протягом 4 год у середовищі з аміаку та пропан-бутану. Встановлено, що ППД прискорює дифузію елементів проникнення (N і C). За результатами ОЕС і ЕЗА максимальну глибину проникнення N і C у зразки спостережено після ППД від 20 до 30 %. Ефективна глибина проникнення атомів N в 1,6, а атомів C у двічі більша в деформованих зразках, у порівнянні з недеформованими у разі насичення в середовищі оптимального складу.

На основі нових даних про властивості біомінералів описано можливий механізм виносу кальцію з кісток під час космічних польотів. Встановлено, що винос кальцію пов'язаний з нанорозмірним п'єзоелектричним ефектом, який за умови невагомості зумовлює зміну електричного заряду та поверхневої енергії нанокристалів, якими представлено мінеральну компоненту кісток. Відсутність механічних навантажень призводить до зміни енергетичного стану нанокристалів, перерозподілу іонів і вакансій кальцію в їх об'ємі, а також до "виштовхування" іонів кальцію з нанокристалів електричними силами. Оскільки мінеральна компонента кісток являє собою кристалічні частинки , то процеси демінералізації кісток розглядаються з позицій фізики твердого тіла. Динаміку демінералізації кісток та їх анізотропні характеристики запропоновано вивчати за допомогою спеціальних парамагнітних маркерів, утворених з ростом кісток або за допомогою спеціальних процедур. Ці маркери можуть входити до всіх основних підсистем кісток і бути зареєстрованими методом електронного парамагнітного резонансу.

На основі статистичної фізики висвітлено явища, які зумовлюють дифузію атомів кристалічних тіл, визначено частоту стрибків атомів у різних механізмах дифузії. Наведено основні закони дифузії, а також зроблено огляд методів спостереження даного явища та розглянуто ефект Кіркендолла.

Наведено результати числового розвЯзку задачі підйому ізольованної сферичної газової бульбашки у в'язкій нестискуваній рідині, насиченій розчиненим у ній газом, яка також містить у собі газ у вигляді дрібних бульбашок, що рівномірно розподілені в об'ємі рідини. Враховано вплив дифузії розчиненого газу і коалесценція гетерогенних газових частинок через границю розділу фаз, а також поділ бульбашки на дві рівновеликі: на її швидкість підйому та радіальну динаміку. Доведено, що, навіть за малих концентрацій дрібних бульбашок, їх вплив на досліджувані процеси значно перевершує дифузію. На початковій дільниці спливання швидкість і радіус бульбашки пульсують зі збільшенням амплітуди коливань, завдяки чому швидкість збільшується, а середнє значення радіуса зменшується. На основній дільниці пульсації зникають і плавно збільшують свою масу, радіус та швидкість.

Розглянуто питання моделювання газофазної операції "дифузія" в проточному реакторі в процесі виробництва інтегральних схем. Розроблена математична модель дозволяє отримати характеристики газового потоку в реакторі і оцінити їх вплив на величини розкиду поверхневої концентрації домішки по поверхні пластини та групи пластин.

Наведено узагальнені рівняння переносу для узгодженого опису електронних кінетичних та атомних дифузійних процесів у системі "метал - адсорбат - газ - вістря". Для цього використано метод нерівноважного статистичного оператора Зубарєва і отримано кінетичне рівняння для одноелектронної матриці густини та пов'язані з ним узагальнені рівняння дифузії для адсорбованих та неадсорбованих атомів газу на поверхні металу. Рівняння переносу проаналізовано для сильно та слабо нерівноважних процесів.

Молекулярна дифузія у КМ як у нормі, так і, особливо, при його набряці, некрозі і фіброзі, призводить до послаблення ехо-сигналу в режимі імпульсного градієнта. Характеристика тканин КМ в міру зміни їх сигналу за Т1 не є вірогідною, оскільки принципово залежить від методу вимірювання. Вимірювання ефективного Т2 і при моноекспоненціальному його спаді збільшує "несприятливість" методики до ефектів молекулярної дифузії. Апроксимація в одну криву двох фракцій, що релаксують, внутрішньо- та позаклітинної води дозволяє уникнути спотворення сигналу Т2.

Досліджено дифузію золота у германії під впливом енергії, що виділяється внаслідок рекомбінації атомів водню в молекули. Дифузію Au у Ge досліджували методом лазерної мас-спектроскопії, а також шляхом вимірювання поверхневого опору, часу життя неосновних носіїв заряду та спектрів пропускання в ІЧ-області. Запропоновано механізми стимулювання гетеродифузії та сприяючих процесів.

Метод механоактиваційної обробки (МАО) суміші порошків системи Cu-Ti не тільки в високоенергетичному млині, але ж і в середньоенергетичному вібраційному кульовому млині в середовищі аргону дозволяє синтезувати фази й отримувати порошки у рентгеноаморфному стані. МАО суміші має визначені стадії: подрібнення вихідних порошків, формування шаруватої структури, взаємна дифузія (масоперенос), утворення проміжних фаз, досягнення рентгеноаморфного стану.

Розглянуто задачу побудови точних розв'язків рівнянь, що використовуються для опису багатьох фізичних, хімічних та економічних процесів. Наведено розв'язки деяких крайових задач теорії масопереносу з частково недовизначеними крайовими умовами, а також деякі задачі у теорії сингулярно збурених параболічних релейних систем типу реакція - дифузія. Визначено стаціонарні температурні поля в напівобмежених багатошарових циліндрично-кругових областях. Досліджено застосування асимптотичних методів у теорії атомних зіткнень. Описано узагальнені перетворення Лежандра для релятивістської механіки Остроградського третього порядку.

Ключ. слова: self-diffusion, impurity diffusion, Fe - Al intermetallics, order-disorder transition, activation volume
Індекс рубрикатора НБУВ: К204.32

Рубрики:

Дифузія в металах і сплавах

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ