材料科学基础第四章-3
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2012-2-28
4.4 扩散激活能
通过对阿累尼乌斯方程两边求导,有 ln D = ln D0 −
Q RT
一般认为D0与Q和温度T无关,因此,lnD与1/T呈线性关系,通过对 lnD与1/T作图,如上图所示,则图中直线斜率即为-Q/R。
2012-2-28
两种不同扩散机制 低温时显示出明显的不同
Ag
把原子在缺陷中的扩散称为短路扩散(short-circuit diffusion)。固态金属 或合金中的扩散主要依靠晶体缺陷来进行。
2012-2-28
扩散机制的演示
2012-2-28
4.3.2 原子跳跃和扩散系数
1. 原子跳跃频率
(1)面心立方结构的八面体间隙及(100)晶面
(2)原子的自由能与其位置的关系
2012-2-28
无规行走与扩散距离
如果扩散原子是直线运动,那么原子行走的距离应与时间 成正比,但前述的计算表明,其与时间的平方根成正比, 由此推断扩散原子的行走很可能像花粉在水面上的布朗运 动那样,原子可向各个方向随机地跳跃,是一种无规则行 走(random walk),也称为“醉步行走”。 设想一个原子做n次跳跃,并以矢量ri表示各次跳跃,从原点 n , r , 到原子的最终位置的长度和方向用矢量Rn来表示
2
∆S − ∆U ) exp( ) k kT
∆S − ∆U D = d Pvz exp( ) exp( ) k kT ∆S D0 = d 2 Pvz exp( ) k
− ∆U −Q D = D0 exp( ) = D0 exp( ) kT kT
( D = Pd 2 Γ
)
Q-扩散激活能,
Q = ∆U
2012-2-28
−∆ U ) kT
置换扩散或自扩散系数的扩散系数:
D = D0 exp(
−∆ U V − ∆ U ) kT
D0为扩散常数, ∆ U 为原子迁移能,
∆ U V 为空位形成能。
由此可知:置换扩散除需要原子迁移能外,还比间隙扩散增加了 一项空位形成能。 阿累尼乌斯方程:
D = D0 exp(
−Q ) RT
两晶面之间的扩散通量:
Γ 为原子跳跃频率,除了与物质本身性质有关外,还与温度密切相关。
Ar dρ 2 J = ( n1 − n2 ) P Γ = − d PΓ NA dx
2012-2-28
1. 原子跳跃频率
根据麦克斯韦-波尔兹曼(Maxwell-Boltzmann)统计分 布定律,在N个溶质原子中,自由能大于G2的原子数:
与菲克第一定律比较:
D = Pd 2 Γ
2012-2-28
2.扩散系数(间隙扩散) 扩散系数(间隙扩散) 扩散系数
对于间隙型扩散,设原子的振动频率为ν ,间隙配位数为z,则
Γ=vz exp( − ∆G ) kT
∆G = ∆H − T∆S ≈ ∆U − T∆S
(∆H = ∆U + ∆V • P)
Γ=vz exp(
N1−2 − N 2−1 = (n1 − n2 ) PΓ∆t
( N1−2 − N 2−1 ) Ar (n1 − n2 ) PΓ∆tAr = = J∆t NA NA
J = (n1 − n2 ) PΓAr / N A
n1 Ar ρ 体积质量浓度: 1= , N Ad
ρ 2=
n2 Ar N Ad
2012-2-28
∆SV + ∆S D0 = d PvZ 0 exp( ) k − ∆U V − ∆U D = D0 exp( ) = D0 e −Q / kT kT
2
Q D = D0 exp(− ) kT
Q = ∆U V + ∆U
2012-2-28
2012-2-28
2. 扩散系数
间隙扩散的扩散系数:
D = D0 exp(
n(G > G2 ) G − G1 − ∆G = exp( − 2 ) = exp( ) N kT kT
2012-2-28
1. 原子跳跃频率
跳跃频率 Γ=
m n ⋅ dt
n-晶体中的原子数,在dt时间内共跳跃m次)
跳跃原子数分别为: N1−2 = n1 PΓ∆t N 2−1 = n2 PΓ∆t 净值
状态, 状态,相应扩散激活能也就较低
2012-2-28
4.6 影响扩散的因素
Ag
2012-2-28
化学成分
§4.6 影响扩散的因素
单组元系统:结合键能不同,影响到激活能不同而影响扩散系数
Tm↑→ 扩散能垒 QD↑→ 扩散系数 D↓;
多组元系统(主要指溶质的扩散):
浓度:浓度对D会有影响。通常浓度↑ 晶格畸变 → D ↑; 某些元素的加入会改变溶质原子在系统中的稳定性,从而影响到溶质 的扩散系数D。
在影响扩散的诸多因素中,温度对扩散的影响最大。 在影响扩散的诸多因素中,温度对扩散的影响最大。
2012-2-28
4.6 影响扩散的因素
固溶体的类型 间隙原子 → 以间隙式扩散机制为主; 置换原子 → 以空位扩散机制为主。
由于间隙式扩散的扩散能垒比空位扩散的扩散能垒要小的多,因此间隙 原子的扩散比置换原子的扩散要快的多。 因此,钢件表面热处理在获得同样渗层浓度时,渗C,N比渗Cr或Al等金 属的周期短。 例如:在温度T = 1200 K时, 碳在γ-Fe中的扩散系数DC = 1.61×10-11 m2/s; Ni在γ-Fe中的扩散系数DNi = 2.08×10-17 m2/s。
2012-2-28
影响扩散的因素 应力
正应力 > 0 (即拉伸应力) → 扩散系数D↑; 正应力 < 0 (即压缩应力) → 扩散系数D↓。
即使对于成分均匀的系统,如果应力不均匀,将导致原子扩散,从而引起成 分的不均匀。 如:杂质原子会在位错、晶界等缺陷处富集,正是由于应力不均匀导致的扩 散造成的。
2012-2Leabharlann 28扩散的原子理论6) 晶界扩散及表面扩散 对于多晶材料,扩散物质可沿三种不同路径进行,即晶体内扩散(或称 体扩散),晶界扩散和样品自由表面扩散,并分别用DL和DB和DS表示三者 的扩散系数。 晶体内扩散DL < 晶界扩散Db < 表面扩散Ds 7) 位错扩散 原子通过位错扩散。温度越低,原子在位错中的时间越长,在点阵中跳动 的时间越短。
2012-2-28
影响扩散系数的因素 晶体缺陷 1.点缺陷:主要影响扩散的空位浓 点缺陷:
度。 线缺陷:线缺陷主要形式是位错, 2.线缺陷:线缺陷主要形式是位错, 位错线附近的溶质原子的浓度高于平 均值; 均值;原子在位错中沿位错线的管道 扩散比晶体中的扩散快。 扩散比晶体中的扩散快。
3.面缺陷 : 本身所处于较高的能力 .
为求Rn的模将上式做点乘,即
2012-2-28
无规行走与扩散距离
2012-2-28
因为原子的跃迁是随机的,每次跃迁的方向与前次跃迁方向 无关,对任一矢量方向的跃迁都具有相同的频率,则可得
2012-2-28
无规行走与扩散距离
由上式可见,原子的平均迁移值与跳跃次数n的平方根成 正比。式中r即为原子跃迁的步长,跃迁频率Γ=n/t,代人 上式,得
1. 原子跳跃频率
晶面2上的质量又可由微分公式给出: ρ 2 = ρ1 +
ρ 2 − ρ1 =
1 A (n2 − n1 ) r d NA
dρ ⋅d dx
dρ ρ 2 − ρ1 = ⋅d dx
对比上二式,可得
dρ 2 N A n2 − n1 = ⋅d ⋅ dx Ar
Ar dρ 2 J = (n1 − n2 ) PΓ = − d PΓ NA dx
2012-2-28
4.6 影响扩散的因素
晶体结构
同素异构转变:例如铁在912℃时发生γ-Fe↔α-Fe转变,α-Fe的自扩散系数大 约是γ-Fe的240倍 合金元素在不同结构的固溶体中:例如900℃时,在置换固溶体中,镍在αFe比在γ-Fe中的扩散系数高1400倍 晶体致密度:所有元素在α-Fe中的扩散系数都比在γ-Fe中大 结构不同固溶体中扩散元素溶解度不同而造成的浓度梯度:例如渗碳时, 碳在γ-Fe中的溶解度远远大于在α-Fe中的溶解度,使碳在奥氏体中形成较大 的浓度梯度而有利于加速碳的扩散 各向异性:晶体的对称性越低,扩散各向异性越显著。对高对称的立方晶 体中没有发现D有各向异性,而对称性低的菱方结构的铋,沿不同晶向的D 值差距很大,最高近1000倍
4.6 影响扩散的因素
2012-2-28
影响扩散的因素 温度
Q ) 扩散系数: D = D0 exp( − RT
∴ T↑,D ↑,D与T呈指数关系。 例如:碳在γ-Fe中的扩散: T=927℃时, D = 1.61×10-11 m2/s; T=1027℃时,D = 4.74×10-11 m2/s。
− G2 n(G > G2 ) = N exp( ) kT
自由能大于G1的原子数:
n(G > G1 ) = N exp(
− G1 ) kT
− G2 − G1 n(G > G2 ) = exp( − ) n(G > G1 ) kT kT
由于G1处于平衡位置,即最低自由能的稳定状态 ,故 n(G > G1 ) ≈ N
Rn 2 = 2.45 Dt
s = Γtd = 6.2 km
Rn 2 = Γtd = 1.3 mm
与扩散方程的解一样
例:γ铁在925 ℃渗碳24h,已知Γ925 ℃=1.7×109 s-1,则:
总的移动距离: 实际的位移:
假如在20℃进行上述同样的处理,碳原子每秒只能跃迁 2.1×10-9次,总迁移路程减至为1.25×10-6km,而平均位移为 2012-2-28 1.4×10-9mm,渗碳厚度几乎等于零。
2012-2-28
Schottkey型空位
2012-2-28
2012-2-28
4.8 离子晶体中的扩散
扩散离子只能进入具有同样电荷的位置。 为了保持局部电荷平衡,需要同时形成不同电荷的两 种缺陷:肖脱基型空位和弗兰克尔型空位。 肖脱基型空位 ——等量阳离子和阴离子空位的无序 分布。 弗兰克尔型空位——形成阳离子空位或阴离子空位的 电荷将由形成间隙阳离子或间隙阴离子来补偿,这种 无序态的缺陷组合被称为弗兰克尔型空位。
2.扩散系数(置换扩散) 扩散系数(置换扩散) 扩散系数
对于置换扩散或自扩散,扩散机制是空位机制,因此还需考虑 空位的形成能。温度T时晶体中平衡的空位摩尔分数:
X V = exp( − ∆U V ∆S V + ) kT k
− ∆U V ∆SV (空位周围原子所占分数 Z 0 X V = Z 0 exp( + ) kT k ,Z0为配位数)
影响程度:温度-成分-结构- 影响程度:温度-成分-结构-其它
2012-2-28
4.7 反应扩散
反应扩散——通过扩散形成新相的现象。 由反应扩散所形成的相可参考平衡相图进行分析。
2012-2-28
反应扩散的主要特征
在一定的温度下,扩散过程进行中, 1 . 在一定的温度下 , 扩散过程进行中 , 成分从高到低 逐渐变化,但二元合金中不会形成两相混合区。 逐渐变化,但二元合金中不会形成两相混合区。 为常数,扩散过程进行, 2.在单相区, 在单相区, 为常数,扩散过程进行,需存在浓 度梯度,物质从高浓度处流向低浓度处。 度梯度,物质从高浓度处流向低浓度处。 3 . 在一定的温度下 , 随着时间的增加 , 发生反应扩散 在一定的温度下,随着时间的增加, 转折点的浓度不发生变化, 时,转折点的浓度不发生变化,而是新相的深度不断增 加。 4.单独依靠扩散从固体中析出另一新相, 单独依靠扩散从固体中析出另一新相, 新相的层深和时间的关系为: 新相的层深和时间的关系为:
4.3
4.3.1 扩散机制
扩散的原子理论
2012-2-28
扩散机制
1、可能的扩散机制 、
1)易位:两个质点直接换位, (a) )易位:两个质点直接换位 2)环形扩散:同种质点的环状迁移, (b) )环形扩散:同种质点的环状迁移 3)准间隙扩散:从间隙位到正常位置,正常位质点到 )准间隙扩散:从间隙位到正常位置, 间隙, (e) 间隙 4)间隙扩散:质点从一个间隙到另一个间隙, (d) )间隙扩散:质点从一个间隙到另一个间隙 5)空位扩散:质点从正常位置移到空位, (c) )空位扩散:质点从正常位置移到空位
Γ = vZ 0 exp( − ∆U V ∆SV − ∆U ∆S + ) exp( + ) kT k kT k
D = d 2 PvZ 0 exp(
∆SV + ∆S − ∆ U V − ∆U ) exp( ) k kT
2012-2-28
2.扩散系数(置换扩散) 扩散系数(置换扩散) 扩散系数
令扩散常数
4.4 扩散激活能
通过对阿累尼乌斯方程两边求导,有 ln D = ln D0 −
Q RT
一般认为D0与Q和温度T无关,因此,lnD与1/T呈线性关系,通过对 lnD与1/T作图,如上图所示,则图中直线斜率即为-Q/R。
2012-2-28
两种不同扩散机制 低温时显示出明显的不同
Ag
把原子在缺陷中的扩散称为短路扩散(short-circuit diffusion)。固态金属 或合金中的扩散主要依靠晶体缺陷来进行。
2012-2-28
扩散机制的演示
2012-2-28
4.3.2 原子跳跃和扩散系数
1. 原子跳跃频率
(1)面心立方结构的八面体间隙及(100)晶面
(2)原子的自由能与其位置的关系
2012-2-28
无规行走与扩散距离
如果扩散原子是直线运动,那么原子行走的距离应与时间 成正比,但前述的计算表明,其与时间的平方根成正比, 由此推断扩散原子的行走很可能像花粉在水面上的布朗运 动那样,原子可向各个方向随机地跳跃,是一种无规则行 走(random walk),也称为“醉步行走”。 设想一个原子做n次跳跃,并以矢量ri表示各次跳跃,从原点 n , r , 到原子的最终位置的长度和方向用矢量Rn来表示
2
∆S − ∆U ) exp( ) k kT
∆S − ∆U D = d Pvz exp( ) exp( ) k kT ∆S D0 = d 2 Pvz exp( ) k
− ∆U −Q D = D0 exp( ) = D0 exp( ) kT kT
( D = Pd 2 Γ
)
Q-扩散激活能,
Q = ∆U
2012-2-28
−∆ U ) kT
置换扩散或自扩散系数的扩散系数:
D = D0 exp(
−∆ U V − ∆ U ) kT
D0为扩散常数, ∆ U 为原子迁移能,
∆ U V 为空位形成能。
由此可知:置换扩散除需要原子迁移能外,还比间隙扩散增加了 一项空位形成能。 阿累尼乌斯方程:
D = D0 exp(
−Q ) RT
两晶面之间的扩散通量:
Γ 为原子跳跃频率,除了与物质本身性质有关外,还与温度密切相关。
Ar dρ 2 J = ( n1 − n2 ) P Γ = − d PΓ NA dx
2012-2-28
1. 原子跳跃频率
根据麦克斯韦-波尔兹曼(Maxwell-Boltzmann)统计分 布定律,在N个溶质原子中,自由能大于G2的原子数:
与菲克第一定律比较:
D = Pd 2 Γ
2012-2-28
2.扩散系数(间隙扩散) 扩散系数(间隙扩散) 扩散系数
对于间隙型扩散,设原子的振动频率为ν ,间隙配位数为z,则
Γ=vz exp( − ∆G ) kT
∆G = ∆H − T∆S ≈ ∆U − T∆S
(∆H = ∆U + ∆V • P)
Γ=vz exp(
N1−2 − N 2−1 = (n1 − n2 ) PΓ∆t
( N1−2 − N 2−1 ) Ar (n1 − n2 ) PΓ∆tAr = = J∆t NA NA
J = (n1 − n2 ) PΓAr / N A
n1 Ar ρ 体积质量浓度: 1= , N Ad
ρ 2=
n2 Ar N Ad
2012-2-28
∆SV + ∆S D0 = d PvZ 0 exp( ) k − ∆U V − ∆U D = D0 exp( ) = D0 e −Q / kT kT
2
Q D = D0 exp(− ) kT
Q = ∆U V + ∆U
2012-2-28
2012-2-28
2. 扩散系数
间隙扩散的扩散系数:
D = D0 exp(
n(G > G2 ) G − G1 − ∆G = exp( − 2 ) = exp( ) N kT kT
2012-2-28
1. 原子跳跃频率
跳跃频率 Γ=
m n ⋅ dt
n-晶体中的原子数,在dt时间内共跳跃m次)
跳跃原子数分别为: N1−2 = n1 PΓ∆t N 2−1 = n2 PΓ∆t 净值
状态, 状态,相应扩散激活能也就较低
2012-2-28
4.6 影响扩散的因素
Ag
2012-2-28
化学成分
§4.6 影响扩散的因素
单组元系统:结合键能不同,影响到激活能不同而影响扩散系数
Tm↑→ 扩散能垒 QD↑→ 扩散系数 D↓;
多组元系统(主要指溶质的扩散):
浓度:浓度对D会有影响。通常浓度↑ 晶格畸变 → D ↑; 某些元素的加入会改变溶质原子在系统中的稳定性,从而影响到溶质 的扩散系数D。
在影响扩散的诸多因素中,温度对扩散的影响最大。 在影响扩散的诸多因素中,温度对扩散的影响最大。
2012-2-28
4.6 影响扩散的因素
固溶体的类型 间隙原子 → 以间隙式扩散机制为主; 置换原子 → 以空位扩散机制为主。
由于间隙式扩散的扩散能垒比空位扩散的扩散能垒要小的多,因此间隙 原子的扩散比置换原子的扩散要快的多。 因此,钢件表面热处理在获得同样渗层浓度时,渗C,N比渗Cr或Al等金 属的周期短。 例如:在温度T = 1200 K时, 碳在γ-Fe中的扩散系数DC = 1.61×10-11 m2/s; Ni在γ-Fe中的扩散系数DNi = 2.08×10-17 m2/s。
2012-2-28
影响扩散的因素 应力
正应力 > 0 (即拉伸应力) → 扩散系数D↑; 正应力 < 0 (即压缩应力) → 扩散系数D↓。
即使对于成分均匀的系统,如果应力不均匀,将导致原子扩散,从而引起成 分的不均匀。 如:杂质原子会在位错、晶界等缺陷处富集,正是由于应力不均匀导致的扩 散造成的。
2012-2Leabharlann 28扩散的原子理论6) 晶界扩散及表面扩散 对于多晶材料,扩散物质可沿三种不同路径进行,即晶体内扩散(或称 体扩散),晶界扩散和样品自由表面扩散,并分别用DL和DB和DS表示三者 的扩散系数。 晶体内扩散DL < 晶界扩散Db < 表面扩散Ds 7) 位错扩散 原子通过位错扩散。温度越低,原子在位错中的时间越长,在点阵中跳动 的时间越短。
2012-2-28
影响扩散系数的因素 晶体缺陷 1.点缺陷:主要影响扩散的空位浓 点缺陷:
度。 线缺陷:线缺陷主要形式是位错, 2.线缺陷:线缺陷主要形式是位错, 位错线附近的溶质原子的浓度高于平 均值; 均值;原子在位错中沿位错线的管道 扩散比晶体中的扩散快。 扩散比晶体中的扩散快。
3.面缺陷 : 本身所处于较高的能力 .
为求Rn的模将上式做点乘,即
2012-2-28
无规行走与扩散距离
2012-2-28
因为原子的跃迁是随机的,每次跃迁的方向与前次跃迁方向 无关,对任一矢量方向的跃迁都具有相同的频率,则可得
2012-2-28
无规行走与扩散距离
由上式可见,原子的平均迁移值与跳跃次数n的平方根成 正比。式中r即为原子跃迁的步长,跃迁频率Γ=n/t,代人 上式,得
1. 原子跳跃频率
晶面2上的质量又可由微分公式给出: ρ 2 = ρ1 +
ρ 2 − ρ1 =
1 A (n2 − n1 ) r d NA
dρ ⋅d dx
dρ ρ 2 − ρ1 = ⋅d dx
对比上二式,可得
dρ 2 N A n2 − n1 = ⋅d ⋅ dx Ar
Ar dρ 2 J = (n1 − n2 ) PΓ = − d PΓ NA dx
2012-2-28
4.6 影响扩散的因素
晶体结构
同素异构转变:例如铁在912℃时发生γ-Fe↔α-Fe转变,α-Fe的自扩散系数大 约是γ-Fe的240倍 合金元素在不同结构的固溶体中:例如900℃时,在置换固溶体中,镍在αFe比在γ-Fe中的扩散系数高1400倍 晶体致密度:所有元素在α-Fe中的扩散系数都比在γ-Fe中大 结构不同固溶体中扩散元素溶解度不同而造成的浓度梯度:例如渗碳时, 碳在γ-Fe中的溶解度远远大于在α-Fe中的溶解度,使碳在奥氏体中形成较大 的浓度梯度而有利于加速碳的扩散 各向异性:晶体的对称性越低,扩散各向异性越显著。对高对称的立方晶 体中没有发现D有各向异性,而对称性低的菱方结构的铋,沿不同晶向的D 值差距很大,最高近1000倍
4.6 影响扩散的因素
2012-2-28
影响扩散的因素 温度
Q ) 扩散系数: D = D0 exp( − RT
∴ T↑,D ↑,D与T呈指数关系。 例如:碳在γ-Fe中的扩散: T=927℃时, D = 1.61×10-11 m2/s; T=1027℃时,D = 4.74×10-11 m2/s。
− G2 n(G > G2 ) = N exp( ) kT
自由能大于G1的原子数:
n(G > G1 ) = N exp(
− G1 ) kT
− G2 − G1 n(G > G2 ) = exp( − ) n(G > G1 ) kT kT
由于G1处于平衡位置,即最低自由能的稳定状态 ,故 n(G > G1 ) ≈ N
Rn 2 = 2.45 Dt
s = Γtd = 6.2 km
Rn 2 = Γtd = 1.3 mm
与扩散方程的解一样
例:γ铁在925 ℃渗碳24h,已知Γ925 ℃=1.7×109 s-1,则:
总的移动距离: 实际的位移:
假如在20℃进行上述同样的处理,碳原子每秒只能跃迁 2.1×10-9次,总迁移路程减至为1.25×10-6km,而平均位移为 2012-2-28 1.4×10-9mm,渗碳厚度几乎等于零。
2012-2-28
Schottkey型空位
2012-2-28
2012-2-28
4.8 离子晶体中的扩散
扩散离子只能进入具有同样电荷的位置。 为了保持局部电荷平衡,需要同时形成不同电荷的两 种缺陷:肖脱基型空位和弗兰克尔型空位。 肖脱基型空位 ——等量阳离子和阴离子空位的无序 分布。 弗兰克尔型空位——形成阳离子空位或阴离子空位的 电荷将由形成间隙阳离子或间隙阴离子来补偿,这种 无序态的缺陷组合被称为弗兰克尔型空位。
2.扩散系数(置换扩散) 扩散系数(置换扩散) 扩散系数
对于置换扩散或自扩散,扩散机制是空位机制,因此还需考虑 空位的形成能。温度T时晶体中平衡的空位摩尔分数:
X V = exp( − ∆U V ∆S V + ) kT k
− ∆U V ∆SV (空位周围原子所占分数 Z 0 X V = Z 0 exp( + ) kT k ,Z0为配位数)
影响程度:温度-成分-结构- 影响程度:温度-成分-结构-其它
2012-2-28
4.7 反应扩散
反应扩散——通过扩散形成新相的现象。 由反应扩散所形成的相可参考平衡相图进行分析。
2012-2-28
反应扩散的主要特征
在一定的温度下,扩散过程进行中, 1 . 在一定的温度下 , 扩散过程进行中 , 成分从高到低 逐渐变化,但二元合金中不会形成两相混合区。 逐渐变化,但二元合金中不会形成两相混合区。 为常数,扩散过程进行, 2.在单相区, 在单相区, 为常数,扩散过程进行,需存在浓 度梯度,物质从高浓度处流向低浓度处。 度梯度,物质从高浓度处流向低浓度处。 3 . 在一定的温度下 , 随着时间的增加 , 发生反应扩散 在一定的温度下,随着时间的增加, 转折点的浓度不发生变化, 时,转折点的浓度不发生变化,而是新相的深度不断增 加。 4.单独依靠扩散从固体中析出另一新相, 单独依靠扩散从固体中析出另一新相, 新相的层深和时间的关系为: 新相的层深和时间的关系为:
4.3
4.3.1 扩散机制
扩散的原子理论
2012-2-28
扩散机制
1、可能的扩散机制 、
1)易位:两个质点直接换位, (a) )易位:两个质点直接换位 2)环形扩散:同种质点的环状迁移, (b) )环形扩散:同种质点的环状迁移 3)准间隙扩散:从间隙位到正常位置,正常位质点到 )准间隙扩散:从间隙位到正常位置, 间隙, (e) 间隙 4)间隙扩散:质点从一个间隙到另一个间隙, (d) )间隙扩散:质点从一个间隙到另一个间隙 5)空位扩散:质点从正常位置移到空位, (c) )空位扩散:质点从正常位置移到空位
Γ = vZ 0 exp( − ∆U V ∆SV − ∆U ∆S + ) exp( + ) kT k kT k
D = d 2 PvZ 0 exp(
∆SV + ∆S − ∆ U V − ∆U ) exp( ) k kT
2012-2-28
2.扩散系数(置换扩散) 扩散系数(置换扩散) 扩散系数
令扩散常数