Published June 1976 | Version v1
Journal article

Anisotropic diffusion kinetics of metals and carbides in pyrolytic graphite

  • 1. Karlsruhe Univ. (TH) (F.R. Germany). Inst. fuer Chemische Technik

Description

Analogous to previously reported experiments on a typical electrographite, apparent diffusion coefficients for Ti, V, Cr, Nb, Mo, and Hf as carbides and for elementary Fe, Ni, and Cu in highly ordered pyrolytic graphite have been determined as a function of heat treatment and crystallographical orientation. The concentration profiles of the elements penetrating into the graphite were measured by an electron microprobe analyzer. For the evaluation of the diffusion coefficients a new method basing on probability graphs was employed. The product of diffusion coefficients and temper time D x t4/3 is found to be invariant and follows the Arrhenius equation. For all species investigated, the diffusion is twice as high in the direction of the graphite layers than perpendicular to them; the activation energy being Qsub(a):Qsub(c) = 20.3:22.1 kcal/mole. The fact that the frequency factors can be correlated with the heat of formation of the corresponding carbides as well as with atomic radii according to Pauling allows an extrapolation to the apparent diffusion coefficients of other species. (orig.)

Abstract (German)

In Laborversuchen wurden die Bruttodiffusionskoeffizienten von Ti, V, Cr, Nb, Mo und Hf als Carbide sowie von den Elementen Fe, Ni und Cu in hochgeordnetem Pyrographit bestimmt. Dazu wurden analog einer vorangehenden Arbeit mit polykristallinem Elektrographit Proben definierter Geometrie waermebehandelt, die Konzentrationsprofile der in den Graphit eingedrungenen Elemente mit einer Elektronenstrahlmikrosonde analysiert und nach einer neuen Methode im Wahrscheinlichkeitspapier ausgewertet. Das Produkt aus Diffusionskoeffizient und Temperzeit D x t 4/3 erweist sich als invariant und befolgt eine Arrhenius-Beziehung. Die Spezies diffundieren doppelt so schnell in Richtung der Graphitschichten als senkrecht dazu. Die Aktivierungsenergien fuer die untersuchten Elemente verhalten sich wie Qsub(a):Qsub(c) = 20,3:22,1 kcal/mol. Mit den ermittelten Frequenzfaktoren, die sowohl mit der Bildungsenthalpie der Carbide als auch mit dem Paulingschen Atomradius korrelierbar sind, ist eine Extrapolation auf die Bruttodiffusion anderer Spezies grundsaetzlich moeglich. (orig.)

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Original title (German)
Anisotrope Diffusionskinetik von Metallen und Carbiden in Pyrographit

Publishing Information

Journal Title
Ber. Dtsch. Keram. Ges.
Journal Volume
53
Journal Issue
6
Series
Ber. Dtsch. Keram. Ges.
Journal Page Range
179-183

Optional Information

Notes
9 figs.; 4 tabs.; 16 refs.