موضوع مقاله: اثر کرکندال | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # اثر کرکندال | مقدمه: اثر کرکندال به انتقال ماده در ناحیهٔ نفوذ در طی فرایند همگن‌سازی دو جزء دارای ضریب نفوذ متفاوت گفته می‌شود. | ## بخش 1: اثر کرکندال | از دیدگاه پدیدارشناختی اثر کرکندال نوعی خزش تحت تنش مؤثر ناشی از فوق‌اشباع شدن تهیجایی‌ها در ناحیهٔ نفوذ است. این پدیده اولین بار در سال ۱۹۴۷ توسط ارنست کرکندال در نمونه‌های مس-برنج کشف شد.A. این فرایند پس از ارنست کرکندال (۱۹۱۴–۲۰۰۵)، استادیار مهندسی شیمی در دانشگاه ایالتی وین در سال‌های ۱۹۴۱ تا ۱۹۴۶ نامگذاری شد. یکی از این‌ها جلوگیری یا سرکوب حفره‌هایی است که در ناحیه اتصال آلیاژهای مختلف ایجاد می گردند. مقاله دوم او نشان داد که فلز روی بیش از مس در آلفا-برنح نفوذ کرده‌است، که همین رخداد سبب گردید تا این پدیده به خوبی شناسایی و کشف گردد. آزمایش کریکندال شواهدی از مکانیسم نفوذ واکنش را به وجود آورد که مکانیسم پذیرفته شده تا به حال می‌باشد. مولیبدن به دلیل آنکه در برنج غیرقابل حل می‌باشد به عنوان ماده نشانگر انتخاب شده‌است تا خطای ناشی از نفوذ ماده نشانگر کرد حذف گردد.طی این آزمایش نفوذ در طول دوره ۵۶ روز و در دمای ۷۸۵ درجه سانتیگراد انجام شد و همچنین طی این مدت شش بار برش مقطعی انجام گردید. با گذشت زمان، مشاهده شد که سیم‌های نشانگر به یک یکدیگر نزدیک شده و روی از داخل برنج خارج و به داخل مس نفوذ نموده‌است. این آزمایش برای مواد جامد و همچنین مایعات غیرقابل حل در بکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. فرض کنید که نفوذ توسط مکانیزم جای خالی است به‌طوری‌که جریان ماده با یک جریان برابر و خلاف جابجایی همسان است.E.O. به دلیل بیشتر بودن ضریب نفوذ A نسبت به B نشانگرها به داخل ماده A نفوذ کرده اند . | ## بخش 2: اثر کرکندال | دو ماده A و B با ضرایب نفوذ متفاوت (JA >JB) که قرار است فرایند نفوذ در آنها( مطابق شکل 1 ) صورت بگیرد را در نظر بگیرید، از آنجایی که جریانهای نفوذ متفاوت هستند، یک جریان خالص ماده از طریق نشانگرهای غیر مستقیم وجود خواهد داشت، و این موجب می‌شود که جریان دو ماده با توجه به محل جدید نشانگرها تغییر پیدا کنند. مکانیزم نفوذ مدل‌های نفوذ اولیه به این نتیجه رسیدند که حرکت اتمی در آلیاژهای جانشین به وسیلهٔ یک مکانیزم مستقیم رخ می‌دهد که در آن اتم‌ها به همراه تغییر موقعیت با اتم‌ها در سایت‌های مجاور شبکه خود جا به جا می گردند.Bhadeshia, H.K.D.H. Retrieved 28 April 2013 چنین مکانیزمی به این معنی است که شار اتمی دو ماده مختلف در یک ناحیه اتصال باید برابر باشد، هرچند که هر اتم در حال حرکت در اطراف ناحیه اتصال، یک اتم دیگر را در جهتی دیگر به حرکت در می‌آورد. یک اتم می‌تواند به یک شبکه خالی جابجا شود، به‌طور مؤثر باعث ایجاد اتم و جای خالی موقعیت مکانی می‌شود. اگر نفوذ در مقیاس وسیع در یک ماده اتفاق بیافتد، شار اتم‌ها در یک جهت و جابجایی جای خالی در دیگری وجود خواهد بود. اثر کرکندال زمانی اتفاق می‌افتد که دو ماده مجزا در کنار هم قرار گرفته و امکان نفوذ در بین یکدیگر وجود داشته باشد و این امر زمانی رخ خواهد داد که ضرایب نفوذ دو ماده در یکدیگر متفاوت باشد و این اتفاق هم‌زمانی رخ خواهد داد که نفوذ توسط مکانیزم جای خالی اتفاق بیافتد. با یک مکانیزم مبادله، اتم‌ها از طریق ناحیه اتصال عبور می‌کنند، بنابراین نرخ نفوذ یکسان خواهد بود. ماده با ضریب نفوذ بالا تر، جریان شار اتمی بیشتری را به آن وارد می‌کند، بنابراین حرکت خالص اتم‌ها از ماده با ضریب نفوذ پایین به ماده با ضریب نفوذ بالاتر خواهد بود و جای خالی از ماده با ضریب نفوذ پایین به مواد با ضریب نفوذ بالاتر انجام میگیرد. 175: 194 D1 , D2 ضرایب نفوذ دو ماده و N1 نیز کسر اتمی ( atomic fraction ) دارکن همچنین رابطه‌ای دیگر بین ضرایب نفوذ دو ماده به شرح زیر ارائه نمود : کاربرد آزمایش کرکندال در ساخت ابررساناهای فلزی کامپوزیت‌های ابررسانای چند ضلعی با قرار دادن نایوبیوم در برنز (Cu-Sn) و سپس کشیده شدن نوار کامپوزیت به داخل رشته‌ها ساخته می‌شوند. سپس این رشته‌ها تحت حرارت قرار می‌گیرند به‌طوری‌که قلع با Nb واکنش می‌دهند تا Nb3Sn ایجاد شود که این ترکیب بین فلزی ابررسانا است ( شکل 2 ) . Nb3Sn برای کشیده شدن به داخل رشته‌ها بسیار شکننده است بنابراین فرایند تولید باید با عملیات حرارتی صورت پذیرد.البته این نکته قابل ذکر است که عملیات حرارتی برای نفوذ می‌تواند به تخلخل Kirkendall منجر شود.(شکل 3) J. | ## بخش 3: اثر کرکندال | هسته مرکزی مس خالص است که توسط یک مانع نفوذی از جنس تانتالوم از برنز جدا شده است. یک روش ابتکاری برای ساخت مقادیر زیاد ورق آلیاژی، ایجاد یک کامپوزیت چند لایه از صفحات متناوب نیکل و تیتانیوم است، ترکیب کامپوزیت را به شکل ورق نهایی با استفاده از تکنولوژی نورد و سپس به کمک فرایند نفوذ برای ایجاد محلول جامد نیکل تیتانیوم فراهم می‌سازد. سرعت نفوذ نیکل در تیتانیوم و تیتانیوم در نیکل متفاوت است بنابراین مکانیزم نفوذ کرکندال رخ خواهد داد. 8 December 2011 مکعب‌های نقره‌ای معادل با طلا کاتیونی تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند که در دمای اتاق منجر به از دست دادن الکترون‌ها از اتم‌های نقره که توسط یک محلول الکترولیتی جذب شدند. این عمل سبب شد که طلا کاتیونی را به طلا فلزی تبدیل شود و سپس به سطح مکعب نقره متصل شد. یک اثر ثانویه پس از آن اتفاق می‌افتد زمانی که اتم‌های نقره از داخل مکعب شروع به جابه جایی از طریق سوراخ به طلا در سطح می‌کنند بک حفره در داخل مکعب ایجاد می گردد . تغییرات کوچکی در محیط شیمیایی امکان کنترل واکنش و نفوذ در دمای اتاق را فراهم می‌سازد، به‌طوری‌که امکان تولید نانوذرات توخالی پلی متال را از طریق جایگزینی گالوانیک و اثر کرکندال فراهم می‌کند. Horsting از شرکت RCA یک مقاله منتشر کرد که نتایج آن را در مورد قابلیت اطمینان دستگاه‌های نیمه هادی که در آن اتصالات با استفاده از سیمهای آلومینیومی به وسیله التراسونیک به طلا متصل شده اند، منتشر کرد. مقاله او اهمیت تأثیر کرکندال را در تکنولوژی اتصال سیم نشان داد، اما همچنان سهم قابل توجهی از ناخالصی‌های موجود در ته نشینی ناشی از اتصال سیم را نشان می‌دهد. | ## جمع‌بندی | دو آلاینده مهم که این تأثیر را دارند، به نام اثر هورستینگ (حفره‌های هورستینگ)، فلوئور و کلر هستند.