吉林大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研第六章8實用教案

1、自擴(kuò)散自擴(kuò)散: : Diffusion also occurs for pure metals, but all atoms exchanging Diffusion also occurs for pure metals, but all atoms exchanging positions are of the same type; this is termed self-diffusion.positions are of the same type; this is termed self-diffusion. 在純金屬中在純金屬中, ,所有的原子所有的原子(yunz)(yunz)都以

2、熱振動而產(chǎn)生的擴(kuò)散稱為自擴(kuò)散都以熱振動而產(chǎn)生的擴(kuò)散稱為自擴(kuò)散. .互擴(kuò)散互擴(kuò)散: : Copper atoms have migrated or diffused into the nickel, and that Copper atoms have migrated or diffused into the nickel, and that nickel has diffused into copper. This process, whereby atoms of one nickel has diffused into copper. This process, whereby atom

3、s of one metal diffuse into another, is termed inter-diffusion, or impurity metal diffuse into another, is termed inter-diffusion, or impurity diffusion.diffusion. 如在銅鎳擴(kuò)散過程中如在銅鎳擴(kuò)散過程中, ,銅原子銅原子(yunz)(yunz)向鎳中擴(kuò)散以及鎳原子向鎳中擴(kuò)散以及鎳原子(yunz)(yunz)向銅中擴(kuò)散向銅中擴(kuò)散的現(xiàn)象稱為異的現(xiàn)象稱為異( (互互) )擴(kuò)散擴(kuò)散. .第1頁/共8頁第一頁，共9頁。擴(kuò)散擴(kuò)散: : 通過材料中

4、原子的移動實現(xiàn)的材料傳輸?shù)默F(xiàn)象稱為擴(kuò)通過材料中原子的移動實現(xiàn)的材料傳輸?shù)默F(xiàn)象稱為擴(kuò)散散. .穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散: : If the diffusion flux does not change with If the diffusion flux does not change with time, is termed steady-state diffusion.time, is termed steady-state diffusion. 擴(kuò)散通量不隨時間擴(kuò)散通量不隨時間(shjin)(shjin)而變化的擴(kuò)散稱為而變化的擴(kuò)散稱為穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散. . 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散: : Most

5、practical diffusion situations are Most practical diffusion situations are nonsteady-state ones, are termed nonsteady-state nonsteady-state ones, are termed nonsteady-state diffusion.diffusion. 在大多數(shù)的實際情況下在大多數(shù)的實際情況下, ,擴(kuò)散通量通常是隨時間擴(kuò)散通量通常是隨時間(shjin)(shjin)變化而變化的變化而變化的, ,這種擴(kuò)散稱為非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散這種擴(kuò)散稱為非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散. .第2頁/共8頁第二

6、頁，共9頁。短路擴(kuò)散短路擴(kuò)散 通常把在晶界通常把在晶界,表面及位錯等缺陷處的擴(kuò)散稱為表面及位錯等缺陷處的擴(kuò)散稱為”短路擴(kuò)散短路擴(kuò)散”.擴(kuò)散激活能擴(kuò)散激活能 通常把原子擴(kuò)散所需要的能量稱為擴(kuò)散激活能通常把原子擴(kuò)散所需要的能量稱為擴(kuò)散激活能.D的大小與溫度無關(guān)的大小與溫度無關(guān)(wgun),只是與擴(kuò)散機(jī)制和材料相關(guān)只是與擴(kuò)散機(jī)制和材料相關(guān).第3頁/共8頁第三頁，共9頁。菲克第一定律菲克第一定律 J擴(kuò)散通量擴(kuò)散通量,D為擴(kuò)散系數(shù)為擴(kuò)散系數(shù),為濃度為濃度(物質(zhì)物質(zhì)(wzh)量濃度量濃度)負(fù)號表示物質(zhì)負(fù)號表示物質(zhì)(wzh)的擴(kuò)散方向與質(zhì)量濃度梯度方向相反的擴(kuò)散方向與質(zhì)量濃度梯度方向相反,表示物質(zhì)表示物質(zhì)(

7、wzh)一般是從高濃度區(qū)向低濃一般是從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移的度區(qū)遷移的.菲克第二定律菲克第二定律222222()DtxyzdJDdx 第4頁/共8頁第四頁，共9頁?？驴线_(dá)爾效應(yīng)（概念）柯肯達(dá)爾效應(yīng)（概念） 在柯肯達(dá)爾實驗中在柯肯達(dá)爾實驗中,導(dǎo)致鉬絲發(fā)生移動的原因?qū)е裸f絲發(fā)生移動的原因(yunyn)并不是原子尺寸的差并不是原子尺寸的差異異,而是由于鋅由黃銅中擴(kuò)散出去的通量比銅原子擴(kuò)散進(jìn)入的通量大的原因而是由于鋅由黃銅中擴(kuò)散出去的通量比銅原子擴(kuò)散進(jìn)入的通量大的原因(yunyn),此種不等量的擴(kuò)散導(dǎo)致鉬絲移動的現(xiàn)象稱為柯肯達(dá)爾效應(yīng)此種不等量的擴(kuò)散導(dǎo)致鉬絲移動的現(xiàn)象稱為柯肯達(dá)爾效應(yīng).柯肯達(dá)爾效應(yīng)的實

8、質(zhì)：柯肯達(dá)爾效應(yīng)的實質(zhì)： 是在擴(kuò)散過程中凈的空位流的出現(xiàn)是在擴(kuò)散過程中凈的空位流的出現(xiàn).第5頁/共8頁第五頁，共9頁。擴(kuò)散的主要機(jī)制擴(kuò)散的主要機(jī)制 包括交換機(jī)制包括交換機(jī)制, ,間隙機(jī)制間隙機(jī)制, ,空位機(jī)制和晶界擴(kuò)散及表空位機(jī)制和晶界擴(kuò)散及表面擴(kuò)散面擴(kuò)散. . （1 1）交換機(jī)制包括直接交換和環(huán)形交換兩種）交換機(jī)制包括直接交換和環(huán)形交換兩種, ,擴(kuò)散擴(kuò)散的結(jié)果的結(jié)果 是等量擴(kuò)散是等量擴(kuò)散. . （2 2）間隙機(jī)制所需要的擴(kuò)散激活能較大也會引起較）間隙機(jī)制所需要的擴(kuò)散激活能較大也會引起較大的晶大的晶 格畸變格畸變, ,主要包括主要包括”推填推填”和和”擠列擠列”.”. （3 3）空位機(jī)制中原子

9、借助于空位進(jìn)行擴(kuò)散）空位機(jī)制中原子借助于空位進(jìn)行擴(kuò)散, ,空位使空位使原子的原子的 擴(kuò)散更為容易擴(kuò)散更為容易, ,所需要的擴(kuò)散激活能更小所需要的擴(kuò)散激活能更小, ,空位空位機(jī)制是機(jī)制是 使擴(kuò)散出現(xiàn)使擴(kuò)散出現(xiàn)(chxin)(chxin)不等量擴(kuò)散的主要原因不等量擴(kuò)散的主要原因. . （4 4）晶界擴(kuò)散及表面擴(kuò)散）晶界擴(kuò)散及表面擴(kuò)散, ,由于晶界由于晶界, ,表面及位錯均表面及位錯均可視為可視為 晶體中的缺陷晶體中的缺陷, ,使得原子遷移比在完整晶體內(nèi)使得原子遷移比在完整晶體內(nèi)容易容易, ,導(dǎo)導(dǎo) 致這些缺陷中的擴(kuò)散速率大于完整晶體內(nèi)的擴(kuò)致這些缺陷中的擴(kuò)散速率大于完整晶體內(nèi)的擴(kuò)散速率散速率. . 因此晶界因此晶界, ,表面及位錯處有利于原子的擴(kuò)散表面及位錯處有利于原子的擴(kuò)散. .第6頁/共8頁第六頁，共9頁。本本 章章 總總 結(jié)結(jié)穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 自擴(kuò)散 互擴(kuò)散 短路(dunl)擴(kuò)散 重點(diǎn)關(guān)注的簡答題： a.擴(kuò)散機(jī)制的基本論述. b.利用菲克定律解滲碳的題需要注意,在教 科書133頁.第7頁/共8頁第七頁，共9頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第8頁/共8頁第