晶体中的短路扩散
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见 Balluf 图 9.4, R. W.,S.M.Allen＆W.C.Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
B-型扩散，静态晶界源
当表面扩散浓度如图所示为常量时，求解二维扩 散问题，边界扩散较快，体扩散相对较慢。
B-型扩散，静态晶界源
见 Balluffi 图 9.8, R .W. ,S .M . Allen＆W. C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
晶界与杂质扩散
Zn在金属Al中的扩散，当沿着 对称的倾斜边界的倾斜轴[110]扩散时， 其扩散系数是倾斜角 的函数。
见 Balluffi 图 9.2,R.W.,S.M.Allen＆W. C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
平面图中心附近 (此处边界扩散系数很小)的取向与高 密度相应位置的取向一致。 平面图中的峰与具有更多一般开放结构的边界在取 向上是一致的。
见 Balluffi 图 9.4, R.W. ,S .M .Allen＆W.C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
晶界上原子位置的分数是 有效的平均平方位移是 并且对于 ，有
晶界扩散，续前
情况C中：块体材料的特征扩散距离﹤原子间距﹤ 晶界的特征扩散距离 某扩散原子仅到达晶界 情况B中：中间控制区，其中 某扩散原子仅到达一个晶粒
多晶体材料中的扩散途径
，体(晶格)扩散率 ，晶界扩散率 ，(自由)表面扩散率 ，位错扩散率
面心立方金属中 的典型行为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NiO中的晶界扩散
NiO中的扩散数据，比较了体扩散速率和晶界扩 散速率
位错“管式”扩散
位错，尤其是刃型位错，可作为短路扩散路径。 由堆垛层错的条带相连接的解离的位错含有许多向外发散 的核心：
移动的晶界扩散源
稳态扩散如上图所示结构，界面迁移速度v 有如下解
涉及短路的现象
Chiang, Birnue ,和Kingery， 物理陶瓷，1997 5.3节，“单相烧结” R W Balluffi 和A Sutton，多晶材料的界面， 1995，762-763页解释了coble蔓延理论 Nieh, Wadsworth和Sherby，金属与陶瓷的超塑 性，剑桥大学出版社，1997. 第三章提供了关于 超塑性机理的概论
晶粒间界面结构
晶界的表征：自由度（至少有五个） 旋转轴 旋转角 边界法向量 例：倾斜边界
晶粒间界面结构，续前
扭曲边界
晶界扩散的机制
空位与自间隙
体心立方Fe中，在∑ 对称倾斜边界上，原子跃迁情况 可通过采用配对电势模型的分 子动力学计算。此图的尺寸比：
—— 空位轨迹，受限于晶界位置
____ 空位/间隙 成对产生
静态晶界源上的扩散
扩散物质最初涂覆在物体的表面
A 控制区 所有材料 B控制区 边界区域 C控制区 核心
见 Balluffi 图 9.4, R.W. ,S .M. Allen＆W. C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
晶界扩散，续前
控制区 A：块体材料的特征扩散距离﹥晶粒尺寸 s。
晶体中的短路扩散本次课要点一些很重要的短路扩散现象多晶体材料中的扩散途径位错扩散率面心立方金属中的典型行为nio中的晶界扩散nio中的扩散数据比较了体扩散速率和晶界扩散速率位错管式扩散位错尤其是刃型位错可作为短路扩散路径
晶体中的短路扩散
本次课要点
缺陷晶体中的扩散谱 位错中心结构和位错“短路” 晶粒间界面结构 晶界扩散机制和现象 一些很重要的短路扩散现象
B-型扩散，静态晶界源
当表面扩散浓度如图所示为常量时，求解二维扩 散问题，边界扩散较快，体扩散相对较慢。
B-型扩散，静态晶界源
见 Balluffi 图 9.8, R .W. ,S .M . Allen＆W. C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
晶界与杂质扩散
Zn在金属Al中的扩散，当沿着 对称的倾斜边界的倾斜轴[110]扩散时， 其扩散系数是倾斜角 的函数。
见 Balluffi 图 9.2,R.W.,S.M.Allen＆W. C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
平面图中心附近 (此处边界扩散系数很小)的取向与高 密度相应位置的取向一致。 平面图中的峰与具有更多一般开放结构的边界在取 向上是一致的。
见 Balluffi 图 9.4, R.W. ,S .M .Allen＆W.C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
晶界上原子位置的分数是 有效的平均平方位移是 并且对于 ，有
晶界扩散，续前
情况C中：块体材料的特征扩散距离﹤原子间距﹤ 晶界的特征扩散距离 某扩散原子仅到达晶界 情况B中：中间控制区，其中 某扩散原子仅到达一个晶粒
多晶体材料中的扩散途径
，体(晶格)扩散率 ，晶界扩散率 ，(自由)表面扩散率 ，位错扩散率
面心立方金属中 的典型行为
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
NiO中的晶界扩散
NiO中的扩散数据，比较了体扩散速率和晶界扩 散速率
位错“管式”扩散
位错，尤其是刃型位错，可作为短路扩散路径。 由堆垛层错的条带相连接的解离的位错含有许多向外发散 的核心：
移动的晶界扩散源
稳态扩散如上图所示结构，界面迁移速度v 有如下解
涉及短路的现象
Chiang, Birnue ,和Kingery， 物理陶瓷，1997 5.3节，“单相烧结” R W Balluffi 和A Sutton，多晶材料的界面， 1995，762-763页解释了coble蔓延理论 Nieh, Wadsworth和Sherby，金属与陶瓷的超塑 性，剑桥大学出版社，1997. 第三章提供了关于 超塑性机理的概论
晶粒间界面结构
晶界的表征：自由度（至少有五个） 旋转轴 旋转角 边界法向量 例：倾斜边界
晶粒间界面结构，续前
扭曲边界
晶界扩散的机制
空位与自间隙
体心立方Fe中，在∑ 对称倾斜边界上，原子跃迁情况 可通过采用配对电势模型的分 子动力学计算。此图的尺寸比：
—— 空位轨迹，受限于晶界位置
____ 空位/间隙 成对产生
静态晶界源上的扩散
扩散物质最初涂覆在物体的表面
A 控制区 所有材料 B控制区 边界区域 C控制区 核心
见 Balluffi 图 9.4, R.W. ,S .M. Allen＆W. C. Cater. 《材料动力学》. 纽约: Wiley ＆ Sons，提供
晶界扩散，续前
控制区 A：块体材料的特征扩散距离﹥晶粒尺寸 s。
晶体中的短路扩散本次课要点一些很重要的短路扩散现象多晶体材料中的扩散途径位错扩散率面心立方金属中的典型行为nio中的晶界扩散nio中的扩散数据比较了体扩散速率和晶界扩散速率位错管式扩散位错尤其是刃型位错可作为短路扩散路径
晶体中的短路扩散
本次课要点
缺陷晶体中的扩散谱 位错中心结构和位错“短路” 晶粒间界面结构 晶界扩散机制和现象 一些很重要的短路扩散现象