Efekt Kirkendalla

Efekt Kirkendalla – jest to efekt dyfuzyjny odkryty w 1947 roku przez amerykańskiego metalurga i chemika Ernesta Kirkendalla (1914-2005). Początkowo nie został zbyt gorąco przyjęty z powodu obalenia silnie zakorzenionych teorii.

Opis doświadczenia

Graficzne przedstawienie podstawowej idei doświadczenia Kirkendalla i jego konsekwencji.

Powszechnie uważano, że współczynnik dyfuzji D stopu będzie wypadkową współczynników dyfuzji D poszczególnych jego składników. Ernest Kirkendall i jego asystentka wykonali doświadczenie polegające na zbadaniu wzajemnej dyfuzji atomów miedzi i cynku. Do tego celu przygotowany został prostokątny pręt mosiężny owinięty cienkim molibdenowym drutem, na który została elektrolitycznie nałożona warstwa miedzi. Drut molibdenowy pełnił rolę wskaźnika zmian, gdyż nie tworzył on z miedzią oraz cynkiem roztworów stałych. Przygotowaną parę dyfuzyjną poddano zabiegowi wyżarzania w wysokiej temperaturze. Stwierdzono i określono wielkość przesunięcia molibdenowych wskaźników. Odległość między płaszczyznami, na których znajdowały się wskaźniki były mniejsze, niż przed wygrzaniem próbki. Efekt Kirkendalla można było wyjaśnić tylko stawiając tezę o różnicy współczynników dyfuzji poszczególnych pierwiastków. Stwierdzono, że strumień atomów J_Zn cynku z mosiądzu do miedzi był większy, niż strumień atomów J_Cu miedzi dyfundujących do mosiądzu.

$D_{Zn}>D_{Cu}$

$J_{Zn}>J_{Cu}$

Następstwa efektu

• Opracowanie nowej teorii wakancyjnego mechanizmu dyfuzji
• W wysokich temperaturach różnica w strumieniach atomów w jedną stronę po pewnym czasie objawiała się pojawieniem się porów i deformacją makroskopową materiału.

Bibliografia

1. R.W. Malkiewicz T.: Materiały do wykładów z dyfuzji w metalach . Kraków. AGH, 1973. ISSN 0239-6114 ; nr 304.