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Diffusion of heterovalent solutes in liquid silver

✍ Scribed by R.A. Swalin; V.G. Leak


Publisher
Elsevier Science
Year
1965
Weight
932 KB
Volume
13
Category
Article
ISSN
0001-6160

No coin nor oath required. For personal study only.

✦ Synopsis


The diffusion of trace amounts of indium and antimony in liquid silver has been measured in the temperature interval 975"C-1275Β°C. The diffusion coefficients may be expressed as a function of temperature in the following form DI, = 5.75 x IO-* exp ~ ( --6760) cm2/sec RT Dsb = 4.06 x 1O-4 exp ~ ( --5700) Cma,sec RT When compared with the previously determined diffusivities for tin and silver in liquid silver, it is seen that there is a monotonic increase in diffusivity as a given temperature as one increases the relative valence 2 of the solute. Thus DAM < DI,, < Dsn < Deb and 2 equals 0, $2, +3 and +4 respectively for Ag, In, Sn and Sb. There also appears to be a monotonic decrease in the activation energy when one considers the series from silver to antimony. This effect is generally the same as found for diffusion of these solutes in solid silver. The relative magnitude of the diffusion enhancement of the solutes is explained quite well by consideration of the added coulomb repulsion of the solute of higher valence in terms of a Thomas-Fermi model if one invokes either the fluctuation model as proposed by one of the authors or the hole theory of diffusion. A fluctuation model which invokes the concept of a critical fluctuation cannot be reconciled with the experiments. DIFFUSION DE SOLUTES HETEROVALENTS DANS L'ARGENT LIQUIDE Les auteurs ont Qtudie experimentalement la diffusion de traces d'indium et d'antimoine dans l'argent liquide, dans l'intervalle de temperatures de 975 a 1275Β°C. Les coefficients de diffusion peuvent s'exprimer en fonction de la temperature sous la forme suivante: DI, = 5.75 x 1O-4 exp ~ ( --6760) cmZ,sec RT Dsb = 4.06 x IO-4 exp ~ ( --5700) cmZ/*ec RT Quand on les compare aux diffusivites determinees prec&lemment pour l'etain et l'argent dans l'argent liquide, on observe qu'il existe un accroissement monotone de la diffusivite 8, une temperature dorm&e lorsqu'on augment8 la valence relative 2 du solute. Done, DAM < Dm < Dsn < Dsb, et Z vaut respectivement 0, +2, +3 et +4 pour Ag, In, Sn, et Sb. On observe Qgalement une decroissance monotone de l'energie d'activation quand on considere la serie de l'argent vers I'antimoine. D'une maniere g&&ale, cet effet est celui qu'on trouve pour la diffusion de ces solutes dans l'argent solide. La grandeur relative de I'augmentation de diffusion des solutes s'explique tout&-fait bien si l'ontient compte de l'augmentation de la repulsion de Coulomb pour les solutes de valence plus Alevee, selon le modele de Thomas-Fermi, si l'on utilise, soit le mod&de de fluctuation propose par un des auteurs, soit la theorie de la diffusion par lacunes. Un modele de fluctuation mettant en jeu le concept de la fluctuation critique ne peut expliquer les fait experimentaux observes. DIFFUSION VON HETEROVALENTEN FREMDSTOFFEN IN FLUSSIGEM SILBER Die Diffusion von Spurenmengen Indium und Antimon in this&gem Silber wurde im Temperaturbereich 975"C1275"C gemessen. Die Temperaturabhhngigkeit der Diffusionskoeffizienten kann beschrieben werden durch Dm = 5.75 x 1W exp -( -6760) cmB,*ec RT Dsb = 4.06 X IO-' exp ~ ( -5700) cma,sec RT Ein Vergleich mit der friiher untersuchten Diffusion von Zinn und Silber in fliissigem Silber zeigt, da6 der Diffusionskoeffizient bei gegebener Temperatur mit der relativen Valenz des Fremdstoffes zunimmt. So ist Dag < DIG < Dsn < Dsb und 2 ist 0, +2, +3 und +4 fur Ag, In, Sn bzw. Sb. Ferner soheintdie Aktivierungsenergie monoton abzunehmen, wenn man die Reihe vom Silber zum Antimon durchliiuft. Dieser Effekt ist im wesentlichen derselbe wie bei der Diffusion dieser Fremdstoffe in festem Silber. Die relative GrGBe der Zunahme der Fremdstoffdiffusion kann recht gut verstanden werden bei Betrachtung der zusiltzliohen Coulombsohen Abstonung des Fremdstoffes mi t hijherer Valenz im Rahmen eines Thomas-Fermi-Modells, wenn man entweder das von einem der Autoren vorgeschlagene Fluktuations-model1 oder die Lochertheorie der Diffusion einbezieht. Ein Fluktuationsmodell mit der Vorstelhmg einer kritischen Fluktuation kann nicht mit den Experimenten in Einklang gebracht werden.


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