Diffusion in einem Konzentrationsgradienten

Im vorhergehenden Kapitel beschränkte sich unsere Diskussion der Diffusion in Substitutionslegierungen auf Selbstdiffusionsversuche. In solchen Experimenten ist die Probe chemisch homogen oder wird als homogen angenommen. Solche Studien zeigten, dass die Selbstdiffusionskoeffizienten im Allgemeinen für die beiden Elemente in einer Substitutionslegierung unterschiedlich sind. Werden jedoch zwei Halbfinitstäbe unterschiedlicher Anteile der Komponenten 1 und 2 zusammengefügt und diffundiert, so ergibt die Boltzmann-Matano-Lösung nur einen Diffusionskoeffizienten D(c), der die resultierende Homogenisierung vollständig beschreibt. Das Problem besteht also darin, diesen einzigen Diffusionskoeffizienten mit den Selbstdiffusionskoeffizienten bei gleicher Zusammensetzung in Beziehung zu setzen. Dazu müssen zwei neue Effekte verstanden werden. Die erste betrifft die Art der Stoffströmung, die als Diffusion zu klassifizieren ist. In einem binären Diffusionspaar mit einem großen Konzentrationsgradienten werden wir sehen, dass die Diffusion die Bewegung eines Teils des Diffusionspaares relativ zu einem anderen hervorruft. Das in der Boltzmann-Matano-Lösung verwendete Koordinatensystem ist relativ zum Ende der Probe festgelegt, und der chemische Diffusionskoeffizient ist durch die Gleichung gegeben1