Fremddiffusion

Als Fremddiffusion wird die Diffusion von Fremdatomen in einem Festkörpergitter bezeichnet, also die Wanderung von Atomen, die nicht zum Grundgitter des Werkstoffs gehören. Sie tritt beispielsweise auf, wenn ein Legierungselement oder Dotand in einen metallischen oder keramischen Grundwerkstoff eindringt und sich darin verteilt. In der Regel ist ein Konzentrationsgefälle der Fremdatome zwischen zwei Bereichen des Werkstoffs die Triebkraft.

Im Gegensatz zur Selbstdiffusion, bei der Atome der gleichen Art im eigenen Gitter wandern, beschreibt die Fremddiffusion die Bewegung von Atomen eines zweiten Stoffes im Basisgitter. Typische Mechanismen sind der Platzwechsel über Leerstellen im Gitter (Leerstellenmechanismus) oder die Bewegung über Zwischengitterplätze (Zwischengittermechanismus). Die Diffusionsgeschwindigkeit wird durch die Temperatur, die Gitterstruktur, die Defektdichte und das Konzentrationsprofil der Fremdatome bestimmt.

Technisch ist die Fremddiffusion bei Vorgängen wie der Wärmebehandlung von Legierungen, dem Aufkohlen oder Nitrieren von Stählen, der Dotierung von Halbleitern oder der Ausbildung intermetallischer Phasen an Schichtgrenzen wichtig. Durch gesteuerte Fremddiffusion lassen sich Härteverläufe, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit und andere Werkstoffeigenschaften gezielt einstellen.