吉林大学材料科学基础考研第六章8.ppt

本章重点内容,自扩散 互扩散 稳态扩散 非稳态扩散 扩散 菲克第一定律(08) 菲克第二定律 扩散激活能 渗 碳,自扩散: Diffusion also occurs for pure metals, but all atoms exchanging positions are of the same type; this is termed self-diffusion. 在纯金属中,所有的原子都以热振动而产生的扩散称为自扩散. 互扩散: Copper atoms have migrated or diffused into the nickel, and that nickel has diffused into copper. This process, whereby atoms of one metal diffuse into another, is termed inter-diffusion, or impurity diffusion. 如在铜镍扩散过程中,铜原子向镍中扩散以及镍原子向铜中扩散的现象称为异(互)扩散.,扩散: 通过材料中原子的移动实现的材料传输的现象称为扩散. 稳态扩散: If the diffusion flux does not change with time, is termed steady-state diffusion. 扩散通量不随时间而变化的扩散称为稳态扩散. 非稳态扩散: Most practical diffusion situations are nonsteady-state ones, are termed nonsteady-state diffusion. 在大多数的实际情况下,扩散通量通常是随时间变化而变化的,这种扩散称为非稳态扩散.,短路扩散 通常把在晶界,表面及位错等缺陷处的扩散称为”短路扩散”. 扩散激活能 通常把原子扩散所需要的能量称为扩散激活能.D的大小与温度无关,只是与扩散机制和材料相关.,菲克第一定律 J扩散通量,D为扩散系数,为浓度(物质量浓度)负号表示物质的扩散方向与质量浓度梯度方向相反,表示物质一般是从高浓度区向低浓度区迁移的. 菲克第二定律,柯肯达尔效应（概念） 在柯肯达尔实验中,导致钼丝发生移动的原因并不是原子尺寸的差异,而是由于锌由黄铜中扩散出去的通量比铜原子扩散进入的通量大的原因,此种不等量的扩散导致钼丝移动的现象称为柯肯达尔效应. 柯肯达尔效应的实质： 是在扩散过程中净的空位流的出现.,扩散的主要机制 包括交换机制,间隙机制,空位机制和晶界扩散及表面扩散. （1）交换机制包括直接交换和环形交换两种,扩散的结果 是等量扩散. （2）间隙机制所需要的扩散激活能较大也会引起较大的晶 格畸变,主要包括”推填”和”挤列”. （3）空位机制中原子借助于空位进行扩散,空位使原子的 扩散更为容易,所需要的扩散激活能更小,空位机制是 使扩散出现不等量扩散的主要原因. （4）晶界扩散及表面扩散,由于晶界,表面及位错均可视为 晶体中的缺陷,使得原子迁移比在完整晶体内容易,导 致这些缺陷中的扩散速率大于完整晶体内的扩散速率. 因此晶界,表面及位错处有利于原子的扩散.,本 章 总 结,稳态扩散