扩散影响因素分析

ln
D
ln
D0
Q RT
ln D与1/ T成线性关系，作图确定D0和Q
亦可反映扩散机制的变化
例如
将红墨水滴入同体积的冷水和热水中，则 会明显的看到热水中的扩散速度大于冷水。
2、成份的影响
组元特性
不同的的金属的扩散激活能与其点阵的原子间结合力有关，因而与 表征原子间结合力的宏观参量，如熔点，溶化潜热，体积膨胀或压 缩系数相关，熔点高的金属的自扩散活能必然大
影响扩散的因素
1、温度 温度是影响扩散速率的最主要因素
温度越高，原子热激活能量越大，越容易发生迁移， 扩散系数也越大。
例: C在 Fe中的扩散系数，T :1200 1300K D增加了约3倍 D1200 1.611011m2 / s D1300 4.67 1011m2 / s
D D0eQ / RT
固溶体类型 间隙扩散一般激活能小，更快扩散 置换型固溶体扩散要慢得多
例：wenku.baidu.com
C，N等溶质原子在铁中的间隙扩散激活能比Cr，Al等溶质 原子在铁中的置换扩散激活能要小的多，因此钢件表面热处 理在获得同样渗层浓度是，渗C，N比渗Cr，Al等金属的周期 短。
4、晶体结构
晶体结构
有些金属存在同素异构转变，当它们的晶 体结构改变后，扩散系数也随之发生较大的变 化
以DL,DS和DB分别表示晶内、表面、晶界的扩散系数，
则：QL>QS>QB,所以DS>DB>D
如图：
单晶体的扩散系数表征了晶内扩散系数，而多 晶体的扩散系数是晶内扩散和晶界扩散共同作 用的表象扩散系数。
Ag的自扩散系数D与1/T的关系
总之，晶界、表面和位错等对扩散起着快速通 道的作用，这是由于晶体缺陷处点阵畸变较大， 原子处于较高的能量状态，易于跳跃，故各种 缺陷处的扩散激活能均比晶内扩散激活能小， 加快了原子的扩散。
例
α-Fe的自扩散系数大约是γ-Fe的240倍（912 ℃ ） Ni在α-Fe中的扩散系数是γ-Fe的1400倍（900 ℃ ）
主要原因：体心立方结构间隙大，原子较易迁移 各相异性，最密排面扩散系数小
5、晶体缺陷
多晶材料中扩散物质通常以晶内扩散，晶界 扩散和表面扩散。
以QL,QS,QB 分别表示晶内、表面、晶界扩散激活能，
6、应力的作用
（1）如果合金内部存在着应力梯度，应力 就会提供原子扩散的驱动力，那么，即使 溶质分布是均匀的，也可能出现化学扩散 现象；
（2）如果在合金外部施加应力，使合金中 产生弹性应力梯度，这样也会促进原子向 晶体点阵伸长部分迁移，产生扩散现象.
金属固态相变
扩散的影响因素
概念：
扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区 域转移 直到均匀分布的现象，速率与物质的浓度 梯度成正比。
扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象， 主要是由于密度差引起的。分子热运动目前认为 在绝对零度以下不会发生。扩散现象等大量事实 表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运 动。
扩散激活能—原子间接合力：微观宏观参量 固溶体，A加入B 熔点下降，D升高
熔点升高，D下降
组员浓度 扩散系数是浓度的函数，浓度增大时,D增 大或减少
增大：Ni Mn C 在γ-Fe中 减少：Ni在Au-Ni中
第三组元的影响 对γ-Fe，促进扩散元素：Co 阻碍扩散元素：Mo W
3、固溶体类型