材料科学基础第四章-huanlei

1、 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动物质的传输方式气体：扩散+对流 固体： 扩散液体：扩散+对流金属 陶瓷高分子键属金离子键共价键扩散机制不同Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动研究扩散一般有两种方法：研究扩散一般有两种方法： 表象理论表象理论根据所测量的参数描述物质传输的速率和根据所测量

2、的参数描述物质传输的速率和数量等；数量等；原子理论原子理论扩散过程中原子是如何迁移的。扩散过程中原子是如何迁移的。 金属、陶瓷和高分子化合物三类固体材料中的原子结合方式不同，这就导致了三种类型固体中原子或分子扩散的方式不同。 4. 1 表象理论表象理论(Phenomenological laws)扩散(diffusion): 在一个相内因分子或原子的热激活运动导致成分混合或均匀化的分子动力学过程完全混合完全混合部分部分混合混合时间加入加入染料染料水Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固

3、体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 由于热或其他原因导致的原子运动，物质从系统的这一部分迁移至另一由于热或其他原因导致的原子运动，物质从系统的这一部分迁移至另一部分的现象，被称为扩散。部分的现象，被称为扩散。 扩散是一种非常普遍的自然现象，对一些物理及化学变化起着重要的作扩散是一种非常普遍的自然现象，对一些物理及化学变化起着重要的作用。特别是在固体中，由于不存在对流，扩散就成为物质传输的惟一方式。用。特别是在固体中，由于不存在对流，扩散就成为物质传输的惟一方式。 在材料科学这门学科中和扩散有关的各种问题很多，如扩散型相变、渗在材料科学这门学科中和扩散有关的各种问题很多，如扩散型相变、渗

4、碳和渗氮工艺、氧化过程、高温蠕变等都和扩散有关。碳和渗氮工艺、氧化过程、高温蠕变等都和扩散有关。 扩散对于材料的加工过程具有重要影响扩散对于材料的加工过程具有重要影响Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 前面已经讲过，晶体中的原子并不是固定不动的，而是在前面已经讲过，晶体中的原子并不是固定不动的，而是在其平衡位置作振动，振动的频率和振幅与温度有关。其平衡位置作振动，振动的频率和振幅与温度有关。 温度足够高，原子的振动就足以摆脱晶格的束缚，原子

5、从温度足够高，原子的振动就足以摆脱晶格的束缚，原子从一个平衡位置迁移到另一新的平衡位置。一个平衡位置迁移到另一新的平衡位置。 这种靠温度场的作用而使原子发生的迁移现象称为这种靠温度场的作用而使原子发生的迁移现象称为热激活热激活。 一、扩散的基础知识一、扩散的基础知识 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动1 1 扩散的现象与本质扩散的现象与本质 （1 1）扩散：热激活的原子通过自身的热振动克服束缚而迁移）扩散：热激活的原子通过自身的热振动克服束

6、缚而迁移它处的过程。它处的过程。 （2 2）现象：柯肯达尔效应。）现象：柯肯达尔效应。 （3 3）本质：原子无序跃迁的统计结果。（不是原子的定向移）本质：原子无序跃迁的统计结果。（不是原子的定向移动）。动）。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动2 2 扩散的分类扩散的分类（1 1）根据有无浓度变化）根据有无浓度变化自扩散：自扩散：原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散。原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散。( (如纯金属如纯金属或固溶体的晶

7、粒长大或固溶体的晶粒长大- -无浓度变化。无浓度变化。) )互扩散：互扩散：原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散。（有浓度原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散。（有浓度变化）变化）（2 2）根据扩散方向）根据扩散方向 下坡扩散：下坡扩散：原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散。原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散。 上坡扩散：上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。（3 3） 按原子的扩散方向分：按原子的扩散方向分：体扩散体扩散在晶粒内部进行的扩散在晶粒内部进行的扩散；表面扩散表面扩散在表面进行的扩散；在表面进行的扩散；晶界扩散晶界扩散沿晶界进行的扩

8、散沿晶界进行的扩散；表面扩散和晶界扩散的扩散速度比体扩散要快得多，一般称前两种表面扩散和晶界扩散的扩散速度比体扩散要快得多，一般称前两种情况为情况为短路扩散短路扩散。此外还有沿位错线的扩散，沿层错面的扩散等。此外还有沿位错线的扩散，沿层错面的扩散等。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动（4 4）根据是否出现新相）根据是否出现新相 原子扩散：原子扩散：扩散过程中不出现新相。扩散过程中不出现新相。 反应扩散：反应扩散：由之导致形成一种新相的扩散。

9、由之导致形成一种新相的扩散。3 3 固态扩散的条件固态扩散的条件 （1 1）温度足够高；）温度足够高； （2 2）时间足够长；）时间足够长； （3 3）扩散原子能固溶；）扩散原子能固溶； （4 4）具有驱动力：）具有驱动力： 化学位梯度。化学位梯度。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动原子跃迁所需克服的能垒原子跃迁所需克服的能垒Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials

10、 Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 物质的传输实际上是原物质的传输实际上是原子的迁移过程，子的迁移过程，因此，物质因此，物质的传输就是一系列原子跨越的传输就是一系列原子跨越能垒的过程，至少是必要条能垒的过程，至少是必要条件。值得指出的是原子以振件。值得指出的是原子以振动频率动频率作振动这本身并不作振动这本身并不引起原子的迁移，因为在无引起原子的迁移，因为在无外场的情况下，由外场的情况下，由A A到到C C或由或由C C到到A A的几率是相同的。的几率是相同的。 如果，在某种条件下，如果，在某种条件下，原子的迁移出现了定向特性，原子的迁移出现了定向特性，宏

11、观上表现出物质从一处流宏观上表现出物质从一处流向另一处，我们说这就是扩向另一处，我们说这就是扩散。散。 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动两根含有不同初始浓度溶质原子的合金棒焊接在一起，经两根含有不同初始浓度溶质原子的合金棒焊接在一起，经高温加热一段时间后，溶质原子自浓度高的一侧流向浓度高温加热一段时间后，溶质原子自浓度高的一侧流向浓度低的一侧，使合金棒沿纵向的浓度梯度减小，溶质原子在低的一侧，使合金棒沿纵向的浓度梯度减小，溶质原子在合金棒

12、中分布趋于变得均匀。合金棒中分布趋于变得均匀。 二、扩散的条件二、扩散的条件 根据扩散的定义和前面的分析，我们发现：有三个基本条件是扩根据扩散的定义和前面的分析，我们发现：有三个基本条件是扩散必需的：散必需的：(1)(1)扩散驱动力扩散驱动力使物质发生迁移使物质发生迁移( (定向定向) )，一定存在着某种，一定存在着某种力或场，如浓度梯度。力或场，如浓度梯度。(2)(2)温度温度原子迁移所必需的基本条件，温度越高，扩散越原子迁移所必需的基本条件，温度越高，扩散越容易。容易。(3)(3)时间时间扩散是一个物质迁移的过程，而过程的概念就体扩散是一个物质迁移的过程，而过程的概念就体现在时间上。现在时

13、间上。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动三、费克三、费克(Fick)第一定律第一定律 1855年，年，Fick首先肯定了扩散过程与热传导过程的相似性，在热首先肯定了扩散过程与热传导过程的相似性，在热传导方程的基础上提出了各向同性物质中扩散过程的定量数学表传导方程的基础上提出了各向同性物质中扩散过程的定量数学表达式，即所谓的达式，即所谓的Fick第一定律第一定律: 单位时间内，通过单位面单位时间内，通过单位面积的扩散物质与垂直于截积的扩散物质

14、与垂直于截面方向的浓度梯度成正比。面方向的浓度梯度成正比。 J = -Dd / dxFundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 J：单位时间内通过单位面积的扩散质量，单位为单位时间内通过单位面积的扩散质量，单位为kg/(m2s)，又称又称扩散通量扩散通量。 ：扩散物质的浓度，单位为扩散物质的浓度，单位为kg/m3。 d/dx：浓度梯度，浓度梯度，x为沿扩散方向的距离。为沿扩散方向的距离。 D：扩散系数，单位为扩散系数，单位为m2/s。负号表示扩散物

15、质流的方向与浓度下降方向一致负号表示扩散物质流的方向与浓度下降方向一致 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动J = -Dd / dx称为称为Fick或扩散第一方程。或扩散第一方程。值得一提的是：式中，浓度随时间的变化没有得到反映，这值得一提的是：式中，浓度随时间的变化没有得到反映，这就是就是Fick第一方程的局限性，因为第一方程的局限性，因为Fick第一方程描述的是：第一方程描述的是：在一定区域内，浓度不随时间而变化在一定区域内，浓度不随时间

16、而变化(dC/dt=0)的稳定状态的的稳定状态的扩散行为。扩散行为。 即：即：Fick第一定律表示的是稳态过程。第一定律表示的是稳态过程。 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动把一纯把一纯Fe薄壁圆筒放在温度薄壁圆筒放在温度1000(欲测定扩散系数的温度欲测定扩散系数的温度)的的恒温炉内加热，与此同时，筒外通脱碳气体，筒内通渗碳气恒温炉内加热，与此同时，筒外通脱碳气体，筒内通渗碳气体，时间足够长直至筒内和外壁的碳浓度维持不变，达到稳体，时间足

17、够长直至筒内和外壁的碳浓度维持不变，达到稳态扩散，然后快冷，测定筒壁内不同半径处的碳浓度。态扩散，然后快冷，测定筒壁内不同半径处的碳浓度。 应用：测定碳在-Fe中的扩散系数Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动平视方向俯视方向2r2l2r12r12r2 lr1000CCFundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子

18、及分子的运动稳态时: 单位时间内通过半径为r(r2r0，= 0； x0，为“下坡”扩散ln(1)0lniirx当ln(1)0lniirx时，D0，为“上坡”扩散Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动引起上坡扩散还可能有以下一些情况：引起上坡扩散还可能有以下一些情况：1).弹性应力的作用弹性应力的作用。晶体中存在弹性应力梯度时，它促使。晶体中存在弹性应力梯度时，它促使较大半径的原子跑向点阵伸长部分，较小半径原子跑向受较大半径的原子跑向点阵伸长部分

19、，较小半径原子跑向受压部分，造成固溶体中溶质原子的不均匀分布。压部分，造成固溶体中溶质原子的不均匀分布。2).晶界的内吸附晶界的内吸附。晶界能量比晶内高，原子规则排列较晶。晶界能量比晶内高，原子规则排列较晶内差，如果溶质原子位于晶界上可降低体系总能量，它们内差，如果溶质原子位于晶界上可降低体系总能量，它们会优先向晶界扩散，富集于晶界上，此时溶质在晶界上的会优先向晶界扩散，富集于晶界上，此时溶质在晶界上的浓度就高于在晶内的浓度。浓度就高于在晶内的浓度。3).大的电场或温度场大的电场或温度场也促使晶体中原子按一定方向扩散，也促使晶体中原子按一定方向扩散，造成扩散原子的不均匀性。造成扩散原子的不均匀

20、性。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 4.3 扩散的原子理论在晶体中，原子在其平衡位置作热振动，并会从一个平衡在晶体中，原子在其平衡位置作热振动，并会从一个平衡位置跳到另一个平衡位置，即发生扩散。位置跳到另一个平衡位置，即发生扩散。宏观的扩散现象是微观宏观的扩散现象是微观原子的迁移结果。因此原子的迁移结果。因此，为了探讨扩散机制，为了探讨扩散机制，必须研究晶体中微观的必须研究晶体中微观的原子迁移机制。原子迁移机制。目前已有多种机制来描目前

21、已有多种机制来描述体扩散中单个原子的述体扩散中单个原子的迁移方式。迁移方式。一、扩散机制Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动1.交换机制交换机制这种机制认为，扩散是靠相邻的两原子交换位置来实这种机制认为，扩散是靠相邻的两原子交换位置来实现的。这是沿着最初的直观想象。然而由于这种正常位置现的。这是沿着最初的直观想象。然而由于这种正常位置上的原子对调位置需要克服的能垒很高，引起附近点阵原上的原子对调位置需要克服的能垒很高，引起附近点阵原子的强烈畸

22、变，因而无论在理论上或是实验上，它都是失子的强烈畸变，因而无论在理论上或是实验上，它都是失败的。败的。 4个原子同时交换，其所涉及到的能量远小于直接交换。个原子同时交换，其所涉及到的能量远小于直接交换。但是这种机制的可能性仍不大，因为它受到集体运动的制但是这种机制的可能性仍不大，因为它受到集体运动的制约。约。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动2.间隙机制间隙机制固溶体中的间隙型溶质原子固溶体中的间隙型溶质原子(例如例如C，N，O，H等等)可

23、以由一个间隙位置跳到另一个间隙位置。可以由一个间隙位置跳到另一个间隙位置。 间隙原子由位置间隙原子由位置1到位置到位置2需要克服一定的能垒，并需要克服一定的能垒，并伴随点阵的畸变。因此在伴随点阵的畸变。因此在间隙固溶体中扩散往往是间隙固溶体中扩散往往是通过间隙原子的迁移来实通过间隙原子的迁移来实现的。现的。 3.空位机制空位机制晶体中存在空位，在一定温度下，有一定的平衡空位浓度，晶体中存在空位，在一定温度下，有一定的平衡空位浓度，空位对原子迁移起很重要作用。在纯金属和置换固溶体中，各空位对原子迁移起很重要作用。在纯金属和置换固溶体中，各组元的原子半径都比间隙半径大得多，很难通过间隙位置进行组元

24、的原子半径都比间隙半径大得多，很难通过间隙位置进行扩散。这时扩散通过空位的迁移来实现，即扩散原子与邻近的扩散。这时扩散通过空位的迁移来实现，即扩散原子与邻近的空位交换位置。这种方式的扩散在形式上类似于我们已经知道空位交换位置。这种方式的扩散在形式上类似于我们已经知道的空位运动。的空位运动。 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动Motion of vacancy Motion of atom Cu Ni 4.晶界扩散和表面扩散晶界扩散和表面扩散

25、 晶体内扩散晶体内扩散Dl 晶界扩散晶界扩散Db 表面扩散表面扩散Ds Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动5.位错扩散：位错扩散： 原子通过位错扩散。温度越低原子通过位错扩散。温度越低,原子在位错中的时间越原子在位错中的时间越长长,在点阵中跳动的时间越短。把原子在缺陷中的扩散称为在点阵中跳动的时间越短。把原子在缺陷中的扩散称为短路扩散短路扩散（shortcircuit diffusion）。）。 总之总之,固态金属或合金中的扩散主要依靠晶体

26、缺陷来进行。固态金属或合金中的扩散主要依靠晶体缺陷来进行。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动二、原子跳跃和扩散系数两晶面之间的扩散通量：（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 212()rAAdJnnPd PNdx 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。1. 原子跳跃频率Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Mater

27、ials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动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：自由能大于G1的原子数： 由于G1处于平衡位置,即最低自由能的稳定状态 ,故)exp()(22kTGNGGn)exp()(11kTGNGGn)exp()()(1212kTGkTGGGnGGnNGGn)(1)exp()exp()(122kTGkTGGNGGnFundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固

28、体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动跳跃频率 跳跃原子数分别为：净值 体积质量浓度： , dtnmtPnN121tPnN212tPnnNN)(211221tJNtAPnnNANNArAr)()(211221ArNAPnnJ/)(21dNAnAr11dNAnAr22(n-晶体中的原子数,在dt时间内共跳跃m次)Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动晶面2上的质量又可由微分公式给出：与菲克第一定律比较：ddxd12ArNAnnd)(11212

29、ddxd12rAANddxdnn212dxdPdNAPnnJAr221)(2PdD对比上二式,可得Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 2扩散系数 对于间隙型扩散，设原子的振动频率为v，溶质原子最邻近的间隙位置数为z（即间隙配位数），则 应是v，z，以及具有跳跃条件的原子分数eG/ kT的乘积，即 式中D0称为扩散常数；U是间隙扩散时溶质原子跳跃所需额外的热力学内能，该迁移能等于间隙原子的扩散激活能Q。 2pdDFundamentals of

30、 Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动 上述式的扩散系数都遵循阿累尼乌斯（Arrhenius）方程： 式中，R为气体常数，其值为8.314J/(molK)；Q代表每摩尔原子的激活能，T为绝对温度。由此表明，不同扩散机制的扩散系数表达形式相同，但D0和Q值不同. Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动一般认为D0与Q和温度T无

31、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。通过对阿累尼乌斯方程两边求导，有0lnlnQDDRTFundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动三、无规行走与扩散距离原子的扩散是一种无规则行走，其理论推导的结果与扩散方程推导的结果一致，即扩散距离 与扩散时间t的平方根成正比，如下式：2nR22.45nRDt另外，原子的平均迁移值（扩散距离）还与跳跃次数n的平方根成正比：2nRnt而nt由此可见，原子

32、平均位移对温度非常敏感。四、影响扩散的因素四、影响扩散的因素 1温度温度 温度是影响扩散速率的最主要因素。温度是影响扩散速率的最主要因素。温度越高，原子热激温度越高，原子热激活能量越大，越易发生迁移，扩散系数越大。活能量越大，越易发生迁移，扩散系数越大。 2固溶体类型固溶体类型 不同类型的固溶体，原子的扩散机制是不同的。间隙固不同类型的固溶体，原子的扩散机制是不同的。间隙固溶体的扩散激活能一般均较小，溶体的扩散激活能一般均较小，例如，例如，C，N等溶质原子在铁等溶质原子在铁中的间隙扩散激活能比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等溶质原子在铁中的置换扩散激活能要小得多，因

33、此，钢件表面热处理在获得同样渗层浓度时活能要小得多，因此，钢件表面热处理在获得同样渗层浓度时，渗，渗C，N比渗比渗Cr或或Al等金属的周期短。等金属的周期短。 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动3晶体结构晶体结构 晶体结构对扩散有影响，有些金属存在同素异构转晶体结构对扩散有影响，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。例如铁在的变化。例如铁在912时发

34、生时发生 -Fe -Fe转变，转变， -Fe的的自扩散系数大约是自扩散系数大约是 -Fe的的240倍。所有元素在倍。所有元素在 -Fe中的扩中的扩散系数都比在散系数都比在 -Fe中大，其中大，其原因是体心立方结构的致密度原因是体心立方结构的致密度比面心立方结构的致密度小，原子较易迁移。比面心立方结构的致密度小，原子较易迁移。Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动4晶体缺陷晶体缺陷 在实际使用中的绝大多数材料是多晶材料，对于多晶材在实际使用中的绝

35、大多数材料是多晶材料，对于多晶材料，正如前已述，扩散物质通常可以沿三种途径扩散，即晶料，正如前已述，扩散物质通常可以沿三种途径扩散，即晶内扩散、晶界扩散和表面扩散。若以内扩散、晶界扩散和表面扩散。若以QL，QS和和QB别表示晶内别表示晶内、表面和晶界扩散激活能；、表面和晶界扩散激活能；DL，DS和和DB分别表示晶内、表面分别表示晶内、表面和晶界的扩散系数，则一般规律是：和晶界的扩散系数，则一般规律是：QLQBQS，所以所以DSDBDL。 晶界、表面和位错等对扩散起着快速通道的作用，这是晶界、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，由于晶体缺

36、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。小，加快了原子的扩散。 Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动5化学成分化学成分 不同金属的自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不同金属的自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、熔化潜热、体积膨胀或压缩系数相关，熔点

37、高的金属的自合力的宏观参量，如熔点、熔化潜热、体积膨胀或压缩系数相关，熔点高的金属的自扩散激活能必然大。扩散激活能必然大。 扩散系数大小除了与上述的组元特性有关外，还与溶质的浓度有关，无论是置扩散系数大小除了与上述的组元特性有关外，还与溶质的浓度有关，无论是置换固溶体还是间隙固溶体均是如此。换固溶体还是间隙固溶体均是如此。 第三组元可能提高也可能降低二元合金原子扩散速度，或者几乎无作用，特别第三组元可能提高也可能降低二元合金原子扩散速度，或者几乎无作用，特别应注意第三组元引起的上坡扩散，如下图所示：应注意第三组元引起的上坡扩散，如下图所示： Fundamentals of Materials ScienceFundamentals of Materials Science第四章第四章 固体中原子及分子的运动固体中原子及分子的运动6应力的作用应力的作用 如果合金内部存在着应力梯度，那么，即使溶质分布是均匀如果合金内部存在着应力梯度，那么，即使溶质分布是均匀的，但也可能出现化学扩散现象