Diffusionsweg

Unter einem Diffusionsweg versteht man den Weg, über den Atome in einem Werkstoff diffundieren. Dabei unterscheidet man im Festkörper zwischen Volumendiffusion (Gitterdiffusion), Korngrenzendiffusion und Grenz- bzw. Oberflächendiffusion. Die Unterscheidung ist insofern nötig, als jeder Weg seine eigene Geschwindigkeit und Höhe des Stofftransportes (Massefluss) besitzt.

Bei der Volumendiffusion findet die Diffusion direkt innerhalb der Kristallite statt. Auf Grund der starken Bindungskräfte zwischen den Atomen im Gitter und den wenigen Leerstellen ist die Aktivierungsenergie des Diffusionsvorganges hier sehr hoch. Dementsprechend ist der Massefluss gemäß dem Fickschen Gesetz klein bezogen auf einen konstanten Vergleichsdiffusionsquerschnitt $ F $.

Bei der Korngrenzendiffusion wandern die Atome über die Korngrenze in ein benachbartes Korn. Da Korngrenzen Orte mit besonders vielen Gitterfehlern sind, ist die Bindungsenergie zwischen den Gitteratomen geringer und damit auch die benötigte Aktivierungsenergie zur Diffusion. Bezogen auf den Querschnitt $ F $ ist der Massefluss größer als bei der Volumendiffusion.

Bei der Oberflächendiffusion verlassen einige Atome das Gefüge, andere füllen die entstehenden Leerstellen auf. Dies ist besonders einfach, da an der Oberfläche zu jeder Zeit jede Menge Leerstellen zur Verfügung stehen. Außerdem ist der Konzentrationsunterschied der Atome im Festkörper und außerhalb desselben sehr groß, was die Diffusion stark begünstigt. Die Aktivierungsenergie ist in diesem Fall sehr gering und bezogen auf den Querschnitt $ F $ ist der Massefluss sehr groß.

In einem Werkstoff ist die Volumendiffusion dennoch von äußerst großer Bedeutung, da ihr ein sehr viel größerer Diffusionsquerschnitt als der Oberflächendiffusion zur Verfügung steht und damit der Massefluss bei der Volumendiffusion am größten ist.