Counterdiffusion of aluminum and arsenic in copper

• Published in: Acta metallurgica 1962-01, Vol.10 (9), p.751-758
• Main Authors: Gerrard, J.E, Hoch, M, Meeks, F.R
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0001-6160
• DOI: 10.1016/0001-6160(62)90088-3

Counterdiffusion of aluminum and arsenic in copper at 903°C was observed, using two physical configurations. In the first, solutions of the diffusing species in copper were bonded across a planar interface. In the second, the solutions were bonded to either side of a pure copper “interlayer”, again across planar interfaces. AlAs was found to exist as a metastable phase. It occurred in the form of “bands” normal to the direction of diffusion; these bands were found bo migrate as functions of time. The equilibrium state of the system was found to be a solution of aluminum and arsenic in copper, exhibiting a high degree of short range order and an effective reduction in the atomic radii of both aluminum and arsenic. The AlAs precipitate formed because of a very low rate of approach to equilibrium. A physical model is proposed, based on the idea of a perturbation maximum, the maximum rate of formation of AlAs. Since the stoichiometric ratio of AlAs is 1:1 at the perturbation maximum, the fluxes of each species are equal. On the basis of this physical model, a mathematical model is derived expressing the location of the perturbation maximum as a function of time for both cases investigated. Resulting from the derivation is a calculation of diffusivities from observed band migration. La contre-diffusion de l'aluminium et de l'arsenic est observée dans le cuivre à 903°C, en utilisant deux configurations phyqiues. Dans la première dissolution des espèces différentes sont soudées en traces d'un interface plan. Dans la seconde, les solutions sont soudées aux deux côtés d'une couche intermédiaire d'interfaces planes. On trouve que AlAs existe comme une phase métastable. Il apparaît comme bandes perpendiculaires à la direction de la diffusion; ces bandes migrent en fonction du temps. On trouve que l'état d'équilibre du système est une solution d'aluminium et d'arsenic dans le cuivre possédant un haut degré d'ordre à petite distance d'une réduction effective des rayons atomiques de l'aluminium et de l'arsenic. Le précipité AlAs se forme à cause de la très faible vitesse d'approche vers l'équilibre. Un modèle physique est proposé basé sur l'idée de la perturbation maximale, la vitesse maximale de formation de AlAs. Puisque le rapport stoechiométrique de AlAs est 1:1 à la perturbation maximale, les flux de chaque espèce sont égaux. Sur la base de ce modèle physique, un modèle mathématique est dérivé experimant le principe de la perturbation maximale en fonction du temps