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Composition and Vacancy Flux Effects in Tracer Diffusion in Silver-Gold Alloys; Effets de la Composition et du Flux de Lacunes sur la Diffusion des Indicateurs dans les Alliages d'Or et d'Argent; Vliyanie sostava i potoka vakansij pri diffuzii indikatorov v splavakh serebra i zolota; Efectos de la Composicion y del Flujo de Huecos Sobre la Difusion de Indicadores en Aleaciones Plata-Oro

Conference:

Abstract

Self-diffusion studies in silver-gold alloys show that the activation energies decrease monotonically with increasing gold concentration. These results are not explained by theories based on corresponding states, size effects, or heats of solution; however, LeClaire's extension of Lazarus' electrostatic theory gives semiquantitative agreement. The decrease of the pre-exponential factors with increasing gold concentration indicates that the vacancy entropy of migration decreases linearly with composition by 1.5 R from pure silver to pure gold. For either tracer at a fixed temperature, the diffusion coefficient D versus composition exhibits a broad minimum. Using these data as a test of theories of vacancy-impurity interaction, only those of Manning and Lidiard give satisfactory and consistent results. Addition of the more mobile silver to the less mobile gold actually decreases D for both tracers; analysis indicates that the presence of a silver atom adjacent to a vacancy and a gold atom reduces the gold atom jump frequency by a factor of approximately 0.4. The existence of the broad minimum in the plot of D versus composition allows an investigation of the effect of a vacancy flux on tracer diffusion. A Kirkendall couple is prepared from compositions symmetrically displaced about the minimum. The interface contains a  More>>
Authors:
Meyer, R. O.; Slifkin, L. [1] 
  1. University of North Carolina, Chapel Hill, NC (United States)
Publication Date:
Feb 15, 1966
Product Type:
Conference
Report Number:
IAEA-SM-66/71
Resource Relation:
Conference: Symposium on Thermodynamics with Emphasis on Nuclear Materials and Atomic Transport in Solids, Vienna (Austria), 22-27 Jul 1965; Other Information: 17 refs., 4 figs., 1 tab.; Related Information: In: Thermodynamics. Vol. II. Proceedings of the Symposium on Thermodynamics with Emphasis on Nuclear Materials and Atomic Transport in Solids| 673 p.
Subject:
75 CONDENSED MATTER PHYSICS, SUPERCONDUCTIVITY AND SUPERFLUIDITY; 36 MATERIALS SCIENCE; ACTIVATION ENERGY; APPROXIMATIONS; ATOMIC DISPLACEMENTS; CONCENTRATION RATIO; ENTROPY; GOLD ALLOYS; HAFNIUM OXIDES; IMPURITIES; SELF-DIFFUSION; SILVER ALLOYS; SOLUTION HEAT; THIN FILMS; TRACE AMOUNTS; TRACER TECHNIQUES; VACANCIES
OSTI ID:
22121913
Research Organizations:
International Atomic Energy Agency, Vienna (Austria); International Union of Pure and Applied Chemistry, Commission on Thermodynamics and Thermochemistry, Research Triangle Park, NC (United States)
Country of Origin:
IAEA
Language:
English
Other Identifying Numbers:
Other: ISSN 0074-1884; TRN: XA13M2409078024
Submitting Site:
INIS
Size:
page(s) 297-309
Announcement Date:
Aug 27, 2013

Conference:

Citation Formats

Meyer, R. O., and Slifkin, L. Composition and Vacancy Flux Effects in Tracer Diffusion in Silver-Gold Alloys; Effets de la Composition et du Flux de Lacunes sur la Diffusion des Indicateurs dans les Alliages d'Or et d'Argent; Vliyanie sostava i potoka vakansij pri diffuzii indikatorov v splavakh serebra i zolota; Efectos de la Composicion y del Flujo de Huecos Sobre la Difusion de Indicadores en Aleaciones Plata-Oro. IAEA: N. p., 1966. Web.
Meyer, R. O., & Slifkin, L. Composition and Vacancy Flux Effects in Tracer Diffusion in Silver-Gold Alloys; Effets de la Composition et du Flux de Lacunes sur la Diffusion des Indicateurs dans les Alliages d'Or et d'Argent; Vliyanie sostava i potoka vakansij pri diffuzii indikatorov v splavakh serebra i zolota; Efectos de la Composicion y del Flujo de Huecos Sobre la Difusion de Indicadores en Aleaciones Plata-Oro. IAEA.
Meyer, R. O., and Slifkin, L. 1966. "Composition and Vacancy Flux Effects in Tracer Diffusion in Silver-Gold Alloys; Effets de la Composition et du Flux de Lacunes sur la Diffusion des Indicateurs dans les Alliages d'Or et d'Argent; Vliyanie sostava i potoka vakansij pri diffuzii indikatorov v splavakh serebra i zolota; Efectos de la Composicion y del Flujo de Huecos Sobre la Difusion de Indicadores en Aleaciones Plata-Oro." IAEA.
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title = {Composition and Vacancy Flux Effects in Tracer Diffusion in Silver-Gold Alloys; Effets de la Composition et du Flux de Lacunes sur la Diffusion des Indicateurs dans les Alliages d'Or et d'Argent; Vliyanie sostava i potoka vakansij pri diffuzii indikatorov v splavakh serebra i zolota; Efectos de la Composicion y del Flujo de Huecos Sobre la Difusion de Indicadores en Aleaciones Plata-Oro}
author = {Meyer, R. O., and Slifkin, L.}
abstractNote = {Self-diffusion studies in silver-gold alloys show that the activation energies decrease monotonically with increasing gold concentration. These results are not explained by theories based on corresponding states, size effects, or heats of solution; however, LeClaire's extension of Lazarus' electrostatic theory gives semiquantitative agreement. The decrease of the pre-exponential factors with increasing gold concentration indicates that the vacancy entropy of migration decreases linearly with composition by 1.5 R from pure silver to pure gold. For either tracer at a fixed temperature, the diffusion coefficient D versus composition exhibits a broad minimum. Using these data as a test of theories of vacancy-impurity interaction, only those of Manning and Lidiard give satisfactory and consistent results. Addition of the more mobile silver to the less mobile gold actually decreases D for both tracers; analysis indicates that the presence of a silver atom adjacent to a vacancy and a gold atom reduces the gold atom jump frequency by a factor of approximately 0.4. The existence of the broad minimum in the plot of D versus composition allows an investigation of the effect of a vacancy flux on tracer diffusion. A Kirkendall couple is prepared from compositions symmetrically displaced about the minimum. The interface contains a thin layer of gold tracer and is marked with fine particles of radioactive hafnium oxide. During the diffusion anneal the vacancy flux produces a drift of the centre of mass of the gold tracer distribution, which remains undistorted since D is almost independent of position. The fine, inert marker locates the original interface to within several microns. Results as of February, 1965 indicate drifts of the centre of the gold tracer distribution of approximately 20 microns toward the silver-rich end. (author) [French] Les etudes sur l'autodiffusion dans les alliages d'or et d'argent montrent que les energies d'activation decroissent de faqon monotone lorsque la concentration en or augmente. Ces resultats ne s'expliquent pas par des theories fondees sur les etats correspondants, les effets de taille ou les temperatures de dissolution; toutefois, il y a quantitativement une semi-concordance avec la generalisation de la theorie electrostatique de Lazarus, faite par LeClaire. Le fait que les facteurs pre-exponentiels decroissent lorsque la concentration en or augmente indique que l'entropie de migration des lacunes decroit proportionnellement a la composition, la raison etant 1,5 R, lorsqu'on passe de l'argent pur a l'or pur. Pour l'un ou l'autre des indicateurs a une temperature determinee, la courbe du coefficient de diffusion D en fonction de la composition presente un large minimum. Si l'on utilise ces valeurs pour verifier les theories sur l'interaction des lacunes et des impuretes, on constate que celles de Manning et Lidiard sont les seules qui donnent des resultats satisfaisants et concordants. Si l'on ajoute de l'argent plus mobile a de l'or moins mobile, on observe qu'en fait D diminue pour les deux indicateurs; l'analyse montre que si un atome d'argent est adjacent a une lacune et a un atome d'or, la frequence de saut correspondant a l'atome d'or diminue dans la proportion d'environ 0,4. Etant donne le minimum de la courbe du coefficient de diffusion D en fonction de la composition, on peut etudier l'effet d'un flux de lacunes sur la diffusion des indicateurs. On prepare un couple de Kirkendall a partir de compositions placees symetriquement par rapport au minimum. L'interface contient une couche mince d'or indicateur et est {sup m}arquee avec des particules fines d'oxyde d'hafnium radioactif. Au cours du recuit par diffusion, le flux de lacunes provoque un deplacement du centre de masse de la distribution d'or indicateur, qui ne subit pas de distorsion, le coefficient de diffusion D etant presque independant de la position. Les fines particules marquantes inertes indiquent l'emplacement primitif de l'interface a quelques microns pres. Les resultats obtenus jusqu'en fevrier 1965 indiquent que les deplacements du centre de la distribution de l'or indicateur sont d'environ 20 microns vers l'extremite riche en argent. (author) [Spanish] Los estudios de autodifusion en aleaciones plata-oro muestran que las energias de activacion disminuyen monotonamente al aumentar la concentracion del segundo metal. Las teorias basadas en los estados correspondientes en los efectos del tamafio o en los calores de solucion, no alcanzan a explicar dichos resultados; en cambio, la ampliacion introducida por LeClaire en la teoria electrostatica de Lazarus brinda una concordancia semicuantitativa. La disminucion de los factores preexponenciales al aumentar la concentracion de oro indica que la entropia de la migracion de huecos decrece en forma proporcional a la composicion, a razon de 1,5 R, desde plata pura hasta oro puro. Para ambos indicadores a una temperatura fija, el coeficiente de difusion D, en funcion de la composicion, presenta un minimo aplanado. Utilizando estos datos para verificar las teorias sobre la interaccion huecos-impurezas, solo las de Manning y Lidiard dan resultados satisfactorios y concordantes. El agregado del metal mas movil -plata- al menos movil -oro- produce en la practica una disminucion de D para ambos indicadores; el analisis indica que la presencia de un atomo de plata junto a un hueco y a un atomo de oro reduce en un factor de 0,4 aproximadamente la frecuencia del salto correspondiente a este ultimo. La presencia de un minimo aplanado en la curva representativa de D en funcion de la composicion, permite investigar el efecto del flujo de huecos sobre la difusion del indicador. Se prepara un par de Kirkendall con composiciones desplazadas simetricamente respecto del minimo. La interfase contiene una capa delgada de indicador de oro y esta marcada con particulas finas de oxido de hafnio radiactivo. Durante el recocido por difusion, el flujo de huecos produce un desplazamiento del centro de masas correspondiente a la distribucion del indicador oro, la cual no sufre deformacion alguna puesto que D es practicamente independiente de la posicion. El indicador inerte, de particulas finas, permite localizar la interfase original con precision de algunos micrones. Los resultados obtenidos hasta febrero de 1965 senalan que el centro correspondiente a la distribucion del indicador oro se desplaza unos 20 {mu}m hacia el extremo rico en plata. (author) [Russian] Izuchenie samodiffuzii v splavah serebra s zolotom pokazy- vaet, chto jenergii aktivacii monotonno umen'shajutsja s uvelicheniem koncentracii zolota. Rezul'taty jetih issledovanij nel'zja ob{sup j}asnit' ishodja iz teorij, osnovannyh na sootvetst- vujushhih sostojanijah, vlijanii razmera ili teplote rastvorenija; odnako razvitaja Leklerom jelektrostatisticheskaja teorija Lazara pozvoljaet poluchit' polukolichestvennoe soglasie. Umen'shenie predjeksponencial'nyh faktorov s uvelicheniem koncentracii zolota ukazyvaet na to, chto jentropija vakansij dlja migracii linejno umen'shaetsja s izmeneniem sosta- va na 1,5 ROT chistogo serebra do chistogo zolota. V otnoshenii kazhdogo indikatora pri postojannoj temperature kojefficient diffuzii DE zavisimosti ot sostava pokazyvaet shirokij minimum. S pomoshh'ju jetih dannyh, ispol'zuemyh dlja proverki teorij vzaimodejst- vija mezhdu vakansiej i primes'ju, ustanavlivaetsja, chto tol'ko dannye Manninga i Lidiarda dajut udovletvoritel'nye i neprotivorechivye rezul'taty. Pribavlenie bolee podvizhnogo serebra k menee podvizhnomu zolotu fakticheski umen'shaet Bdlja oboih indikatorov; analiz pokazyvaet, chto prisutstvie atoma serebra, smezhnogo s vakansiej, i atoma zolota umen'- shaet chastotu skachka atoma zolota priblizitel'no na velichinzg 0,4. Nalichie shirokogo minimuma na grafike zavisimosti DOT sostava pozvoljaet issledo- vat' vlijanie potoka vakansii na diffuziju indikatora. Para Kirkendalla prigotovljaetsja iz sostavov, simmetrichno smeshhennyh otnositel'no minimuma. Poverhnost' razdela soderzhit tonkij sloj mechenogo zolota i metitsja s pomoshh'ju melkih chastic radioaktivnoj okisi gafnija. Vo vremja diffuzionnogo otzhiga potok vakansij vyzyvaet smeshhenie centra massy rasprede- lenija mechenogo zolota, kotoroe ostaetsja neizmennym, poskol'ku D pochti ne zavisit ot polo- zhenija. Melkij inertnyj marker pokazyvaet pervonachal'nuju poverhnost' razdela tolshhinoj v neskol'ko mikronov. Imejushhiesja na fevral' 1965 goda rezul'taty govorjat o smeshhenii centra raspredelenija mechenogo zolota priblizitel'no na 20 mikron v napravlenii konca, bogatogo serebrom. (author)}
place = {IAEA}
year = {1966}
month = {Feb}
}