Uticaji mikrostrukture

Kada materijal sadrži zrna, ta zrna se ponašaju kao putanje za difuziju duž kojih je difuzija brža nego u samoj masi materijala.

Razmotrimo zrno cilindričnog oblika, radijusa  r  i granice zrna debljine  δ

          

Površina granice zrna u poprečnom preseku iznosi  2 π r δ.

Svaka granica zrna se deli između dva zrna i istovremeno pripada jednom i drugom zrnu. Ukupna površina granice zrna koja se odnosi samo na jedno zrno je  π r δ.

Udeo površine na granici zrna prema ukupnoj površini raspoloživoj po preseku materijala:

\[\frac{{\pi r\delta }}{{\pi {r^2}}} = \frac{\delta }{r} = \frac{{2\delta }}{d}\]

Ukupan fluks kroz jediničnu površinu poprečnog preseka je suma flukseva kroz ukupnu raspoloživu površinu preseka, J_b, i kroz granice zrna, J_gz :

\[J = {J_\rm{b}} + {J_\rm{gz}}\frac{{2\delta }}{d}\]

Izvođenje ove jednačine je dato ovde.

Stoga je:

\[{D_{{\rm{izmereno}}}} = {D_{\rm{b}}} + {D_{{\rm{gz}}}}\frac{{2\delta }}{d}\]

Važno je primetiti da je δ vrlo mala veličina, pa difuzija kroz granice zrna je od značaja samo kada je  D_gz >> D_b, odnosno, na nižim temperaturama.

Sledeća animacija pokazuje uticaj mikrostrukture na difuziju na različitim temperaturama:

Dislokacije imaju sličan uticaj, jer se preko njih obezbeđuju brzi difuzioni putevi, jer dislokacije prekidaju pravilnosti u kristalnoj rešetki, ali to je od većeg uticaja samo na nižim temperaturama.