4 固体中的扩散 4.1 概述 4.2 扩散定律 4.3 影响扩散的因素 4.4 反应扩散 4.5 离子晶体和共价晶体中的扩散 4.6 纳 米晶体材料的扩 散 4.7 非晶体中的扩散 4.8 扩散与材料加工 小结4.1 概述 扩散: 物质中原子(分子)热运动产生的物质迁 移现象。 扩散是一种普遍的现象,如气体、液体中的 扩散。固态扩散同样很普遍,如固态相变、 成分均匀化、化学热处理、恢复再结晶等过 程中均伴随扩散过程。 扩散机制:原子如何在晶格内迁 移,主要包括有空位扩散机制和间隙扩 散机制。 4.1.1 扩散机制1. 空位机制 空位扩散机制:处于晶体点阵结点位置的原子与近邻空位交 换位置而实现原子迁移。 条件:扩散原子近邻存在空位;扩散原子具有扩散激活能。 空位扩散激活能:空位形成能和跳动激活能 。 图4-1 空位扩散机制示意图间隙机制 间隙机制:间隙固溶体中,溶质原子从一个间隙位 置跳动到另一个间隙位置。 扩散激活能:原子克服能垒实现跃迁的能量。 图4-2 间隙扩散机制示意图.1. 扩散的驱动力 原子扩散的驱动力是化学力或化学位梯度,其表 达式为: 化学热力学:在恒温恒压下,固溶体