Efekt Kirkendalla

Efekt Kirkendalla – 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 Alice Smigielskas 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 tylko wyjaśnić, 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 wakansyjnego 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

• Malkiewicz T.: Materiały do wykładów z dyfuzji w metalach, „Skrypty Uczelniane” nr 304, Kraków. AGH, 1973. ISSN 0239-6114.