Corrosion at nanoscale: interface barriers and phase competition

• Autorzy: Danielewski M. , Gusak A. , Wierzba B.

Warianty tytułu

PL

Korozja w nanoskali : granice międzyfazowe i kinetyka procesu

• Konferencja: Ogólnopolskie Sympozjum Naukowo-Techniczne "Nowe osiągnięcia w badaniach inżynierii korozyjnej" (14 ; 25-27.11.2009 ; Jastrząb-Poraj, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The problem of simultaneous growth and competition of intermediate phases during reactive diffusion was analyzed by Gösele and Tu in 1982. In this work we reformulate old problem and propose method based on volume fixed frame of reference. It allows computing the material velocity in the reacting system in which reactions at several moving interfaces occur. All reactions lead to the lattice shift due to the difference of intrinsic diffusivities and different molar volumes. The following peculiarities are taken into account: (1) the deviation from local equilibrium at both interfaces of each moving inter-phase zone (i.e., at each side of the moving phase-boundary); (2) different mobility of the components in the interphase zone; (3) nonzero steps of molar volumes for each component from phase to phase and (5) different physicochemical properties of the interphase zones. We show the scale effect on the kinetic of the corrosion, the non-parabolic reactions, the multiphase scale growth and present the potential applications of the method.

PL

W 1982 roku Gösele i Tu analizowali problem równoczesnego wzrostu i kolejności powstawania wielofazowej zgorzeliny podczas procesu dyfuzji. W niniejszej pracy problem ten został rozwinięty i po raz pierwszy prezentujemy rozwiązanie w układzie odniesienia jakim jest sieć krystaliczna materiału. Takie podejście pozwala na wyznaczenie prędkości materiału uwzględniając wiele poruszających się granic międzyfazowych. Przesuwanie się granic faz jest wynikiem różnicy we współczynnikach dyfuzji oraz objętości molowych tworzących się faz (tlenków). W modelu wzięto pod uwagę: (1) niestechiometrię faz (po każdej stronie granicy między fazowej); (2) różne współczynniki dyfuzji składników; (3) różne objętości molowe składników oraz (4) różne właściwości fizykochemiczne granic faz. W pracy pokazany został wpływ skali na kinetykę procesu korozji, nieparaboliczność, wzrost warstw wielofazowych oraz inne możliwości aplikacyjne modelu.

Słowa kluczowe

EN

multiphase system; Kirkendall shift; volume continuity equation; chemical kinetics; interdiffusion

PL

układy wielofazowe; przesunięcie Kirkendalla; równanie ciągłości objętości; kinetyka chemiczna

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2009
• Tom: nr 11
• Strony: 434--442
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il.

Twórcy

autor

Danielewski M.

autor

Gusak A.

autor

Wierzba B.

• AGH University of Science and Technology, Kraków,

Bibliografia

• 1. H. Schmalzrid, Chemical Kinetics of Solids, VCH-Verlag, Weinheim 1995.
• 2. U. Gösele and K.N. Tu, J. Appl. Phys. 53 (1982) 3252.
• 3. A.М. Gusak, K.P. Gurow, Физика мет. и металловедение (АН СССР), 53 (1982) 842.
• 4. A.M. Gusak, F. Hodaj, A.O. Bogatyrev. J. of Physics.: Cond. Matter. 13 (2001) 2767.
• 5. A. M. Gusak ,G. V.Lucenko, Acta Mater., 46, (1998) 3343.
• 6. C. Matano, Japan Phys. 8 (1933) 109.
• 7. A. M. Gusak, M.V. Yarmolenko, J. of App. Phys. 73, (1993) 4881.
• 8. C. Wagner, In Atom Movements, ASM, Cleveland, 1951.
• 9. A.M. Gusak, Yu. A. Lyashenko, Phys. of Metals and Metall. 68 (1989) 60.
• 10. K.P. Gurov, A.M. Gusak, V.V. Kondrat'yev, and M.V. Yarmolenko, Phys. of Metals and Metall., 66 (1990) 29.
• 11. A. M. Gusak, M.V. Yarmolenko, J. of App. Phys. 73 (1993) 4881.
• 12. L.S. Darken, Trans. A.I.M.E. 174 (1948) 184.
• 13. M. Danielewski and B. Wierzba, Phil. Mag. 89 (2009) 331.
• 14. B. Wierzba, Polish J. Chem. 83 (2009) 1481.
• 15. M. Hillert, Phase Equilibria, Phase Diagrams and Phase transformations: Their Thermodynamic Basis, Cambridge Univ. Press, 1998.
• 16. K. Holly and M. Danielewski, Phys. Rev. B, 50, 13336 (1994).