擴散和固態(tài)相變

1、關于擴散與固態(tài)相變第一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第一部分 擴散概述 擴散定律 影響擴散的因素第二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概述 一、擴散現(xiàn)象和本質(zhì)定義： 系統(tǒng)內(nèi)部的物質(zhì)在濃度梯度、化學位梯度應力梯度的推動力下，由于質(zhì)點的熱運動而導致定向遷移，從宏觀上表現(xiàn)為物質(zhì)的定向輸送，此過程叫擴散擴散是物質(zhì)中原子（或分子）的遷移現(xiàn)象，是物質(zhì)傳遞的一種方式。第三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 擴散的本質(zhì)是原子的熱運動 固態(tài)擴散是大量原子無序躍遷的結

2、果。第六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 擴散(diffusion)： 物質(zhì)中原子或分子的遷移現(xiàn)象。 擴散的本質(zhì)是原子依靠熱運動從一個位置遷移到另一個位置。 擴散是固體中原子遷移的唯一方式。擴散的基本過程 能量起伏 遷移 熱運動的原子 從一個平衡位置 另一平衡位置 獲得足夠的能量 實現(xiàn)了 原子遷移即擴散第七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、擴散機理第八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月擴散的微觀機制 晶體中的原子以它的平衡位置為中心做晶格熱振動，由于熱運動的起伏，總有一些原子在熱振動中能獲得足夠大的能量

3、，從原來的平衡位置躍遷到另一個平衡位置。擴散現(xiàn)象正是這種微觀原子遷移的結果。 原子在晶體中擴散的微觀機制可以分為四種： 1. 空位機制 在一定溫度下，晶體總會存在一定的空位。 第十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月一個在空位旁邊的原子就有機會跳入空位之中，使原來的位置變?yōu)榭瘴?，如圖。另外的鄰近原子也可能占據(jù)這個新形成的空位，使空位繼續(xù)運動。這就是空位機制擴散。大多數(shù)元素固體的自擴散以空位擴散為主。在離子化合物和氧化物中也常有這種擴散。 第十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 間隙機制 是原子在點陣的間隙位置間躍遷而導致的擴散，如圖。在間隙機制中，還有從間隙位置到格

4、點位置再到間隙位置的遷移過程，其特點是間隙原子取代近鄰格點上的原子，原來格點上的原子移到一個新的位置。前種間隙機制主要存在于溶質(zhì)原子較小的間隙式固溶體中，而后種間隙機制主要存在于自擴散晶體中。第十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 復合機制 在擴散過程中，當間隙原子和空位相遇時，二者同時消失，這便是間隙原子與空位的復合機制，如圖。這種擴散一般是在存在費侖克爾缺陷的晶體中進行。第十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 易位機制 相鄰原子對調(diào)位置或是通過循環(huán)式的對調(diào)位置，從而實現(xiàn)原子的遷移和擴散。這種擴散機制稱為易位式擴散機制。此種擴散機制要求相鄰的兩個原子或更多

5、的原子必須同時獲得足夠大的能量，以克服其它原子的作用才能離開平衡位置實現(xiàn)易位，因而這種過程必然會引起晶格較大的畸變，所以實現(xiàn)的可能性很小，在擴散中不可能起主導作用。 第十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、固態(tài)金屬擴散的條件 一、溫度要足夠高。 二、時間要足夠長。 三、擴散原子要固溶。 四、擴散要有驅(qū)動力。 擴散的驅(qū)動力是化學位梯度第十五張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、溫度（T）要足夠高。只有T足夠高，才能使原子具有足夠的激活能，足以克服周圍原子的束縛而發(fā)生遷移。如Fe原子在500 以上才能有效擴散，而C原子在100 以上才能在Fe中擴散 2、時間(t)要足

6、夠長。擴散原子在晶格中每一次最多遷移0.30.5nm的距離，要擴散1的距離，必須遷移近億次。 3、擴散原子要能固溶。擴散原子在基體金屬中必須有一定的固溶度,能溶入基體組元晶格,形成固溶體,才能進行固態(tài)擴散。 4、擴散要有驅(qū)動力（driven force）。實際發(fā)生的定向擴散過程都是在擴散驅(qū)動力作用下進行的。固態(tài)金屬擴散的條件補充第十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1、按濃度變化 自擴散（self-diffusion) 互（異）擴散(mutual diffusion)2、按是否與濃度梯度（concentration gradient）一致 上坡擴散(uphill diffusio

7、n) 下坡擴散(downhill diffusion)3、按是否出現(xiàn)新相 原子擴散(atomic diffusion) 反應擴散(reaction diffusion)固態(tài)擴散的分類補充第十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、擴散的分類 （一）根據(jù)擴散過程中是否發(fā)生濃度變化1、自擴散：不伴有濃度變化的擴散，它與濃度梯度無關。（驅(qū)動力為表面能的降低） 2、互（異）擴散：伴有濃度變化的擴散，它與異類原子的濃度差有關。 第十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、互擴散和柯肯達爾效應3、互擴散和柯肯達爾效應 溶質(zhì)原子擴散的同時引起溶劑原子的反向擴散-互擴散。將一塊黃銅(C

8、u-wZn 30)放一銅盒中，兩者的界面用鉬絲包扎，經(jīng)過高溫長時退火后，發(fā)現(xiàn)鉬絲間的距離縮小了。黃銅中的Zn原子通過界面向外擴散，銅盒內(nèi)的Cu原子向黃銅內(nèi)擴散，且黃銅內(nèi)流出的Zn原子數(shù)多，而銅盒中Cu原子流入黃銅內(nèi)較少。向純銅的一方流入較多的Zn原子，要建立較多的新原子平面使體積脹大，產(chǎn)生較多的空位反向流入界面內(nèi)的黃銅，黃銅內(nèi)的空位多了。第十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月置換式固溶體中，溶質(zhì)、溶劑原子大小相近，具有相近的遷移率，在擴散中,溶質(zhì)、溶劑原子同時擴散的現(xiàn)象。第二十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）根據(jù)擴散方向是否與濃度梯度的方向相同 1、下坡擴散：

9、是沿著濃度降低的方向進行擴散，使?jié)舛融呌诰鶆蚧５诙粡?，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、上坡擴散：沿著濃度升高的方向進行擴散，使?jié)舛劝l(fā)生兩極分化。如硅鋼和碳鋼焊接后熱處理后碳濃度的分布。 （三）根據(jù)擴散過程中是否出現(xiàn)新相分 1、原子擴散：在擴散過程中基體晶格始終保持不變，沒有新相產(chǎn)生。 2、反應擴散：通過擴散使固溶體的溶質(zhì)組元的濃度超過固溶度極限而形成新相的過程。新相可以是固溶體或化合物。特點：相界處產(chǎn)生濃度突變，突變的濃度正好對應于相中的極限濃度。二元系的擴散層中不可能存在兩相區(qū)。第二十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 擴散定律穩(wěn)定擴散，是指擴散物質(zhì)

10、的濃度分布不隨時間變化的擴散過程，使用菲克第一定律可解決穩(wěn)定擴散問題。不穩(wěn)定擴散，是指擴散物質(zhì)濃度分布隨時間變化的一類擴散，這類問題的解決應借助于菲克第二定律。 第二十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 1穩(wěn)態(tài)擴散下的菲克第一定律（一定時間內(nèi)，濃度不隨時間變化dc/dt=0） 單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面積的擴散物質(zhì)流量（擴散通量）與該面積處的濃度梯度成正比 即J=D（dc/dx）其中D：擴散系數(shù)，cm2/s，J：擴散通量，g/cm2s式中負號表明擴散通量的方向與濃度梯度方向相反。 可見，只要存在濃度梯度，就會引起原子的擴散，第二十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于20

11、22年6月一、擴散第一定律 Fick第一定律（Fick s first law）描述在穩(wěn)態(tài)擴散（steady state diffusion)情況下 ,即各處濃度不隨時間變化,只隨距離變化而變化. （一定時間內(nèi)，濃度不隨時間變化dc/dt=0） 內(nèi)容：在單位時間內(nèi)通過垂直于擴散方向的單位截面面積上的擴散通量(diffusion fluxes)與該截面處的濃度梯度成正比. 表達式: J =D dc/dx “-”負號表示溶質(zhì)的擴散方向與濃度下降的方向一致。 c：g/cm3 D：擴散系數(shù)cm2/s J：擴散通量g/(cm2.s) 可見，只要存在濃度梯度，就會引起原子的擴散，第二十五張，PPT共一百二

12、十九頁，創(chuàng)作于2022年6月擴散系數(shù)D（diffusion coefficient）:描述擴散速度的重要物理量。它相當于濃度梯度為1時的擴散通量.即濃度梯度為1時在1秒內(nèi)通過1面積的物質(zhì)質(zhì)量或原子數(shù)。D越大,則擴散越快.第二十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 Fick第一定律的局限性1、沒有體現(xiàn)擴散的真正驅(qū)動力（化學位梯度），僅僅用濃度梯度去判定擴散方向有時是不正確的，如上坡擴散。2、僅適用穩(wěn)態(tài)擴散問題，即擴散區(qū)內(nèi)任一點濃度不隨時間變化。 c=f(x)一、擴散第一定律第二十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月穩(wěn)態(tài)擴散下的菲克第一定律推導x軸上兩單位面積1和2，間距d

13、x，面上原子濃度為C1、C2 則平面1到平面2上原子數(shù)n1=C1dx 平面2到平面1上原子數(shù)n2=C2dx 若原子平均跳動頻率f, dt時間內(nèi)跳離平面1的原子數(shù)為n1fdt，跳離平面2的原子數(shù)為n2fdt，第二十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月穩(wěn)態(tài)擴散下的菲克第一定律推導 沿一個方向只有1/2的幾率 則單位時間內(nèi)兩者的差值即擴散原子凈流量 J=（1/2）f（n1-n2） =（1/2）fC1dx-（1/2）fC2dx =f（C2-C1）dx/2 令D=（1/2）（dx）2f，則J=-（1/2）（dx）2（dc/dx）=-D （dc/dx）第二十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2

14、022年6月穩(wěn)態(tài)擴散下的菲克第一定律的應用-擴散系數(shù)的測定： 其中一種方法可通過碳在-Fe中的擴散來測定.純Fe的空心園筒，心部通滲碳氣氛，外部為脫碳氣氛，在一定溫度下經(jīng)過一定時間后，碳原子從內(nèi)壁滲入，外壁滲出。第三十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月穩(wěn)態(tài)擴散下的菲克第一定律的應用-擴散系數(shù)的測定：碳原子從內(nèi)壁滲入，外壁滲出達到平衡時，則為穩(wěn)態(tài)擴散單位面積中碳流量： J=q/（At）=q/（2rLt） A：圓筒總面積，r及L：園筒半徑及長度，q：通過圓筒的碳量則 J=q/（At）=q/（2rLt）=-D（dc/dx） =-D（ dc/dr）即-D= q/（2rLt）1/ （ dc/

15、dr） = q（dlnr）/（ 2Lt ） dc q可通過爐內(nèi)脫碳氣體的增碳求得，再通過剝層法測出不同r處的碳含量，作出C-lnr曲線可求得D。 第一定律可用來處理擴散中濃度不因時間變化的問題，如有些氣體在金屬中的擴散。 第三十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、擴散第二定律 Fick第二定律（Fick s second law）描述非穩(wěn)態(tài)擴散（nonsteady state diffusion）。 在實際擴散過程中各處的濃度都隨時間變化而變化,因而通過各處的擴散流量不再相等而隨距離和時間發(fā)生變化。 c=f(x,t) 表達式: c/t=/x(Dc/x) 若D與濃度無關則表達式:

16、 c/t=D2c/x2 第三十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、擴散第二定律 Fick第二定律表達式: c/t=/x(Dc/x)兩個垂直于x軸的單位平面，面間距為dx，兩面之間的溶質(zhì)濃度隨時間的變化率為c/t.第三十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月二、擴散第二定律 菲克第二定律表達了擴散元素濃度與時間及位置間的一般關系 根據(jù)初始條件和邊界條件處理具體問題，便可獲得相應的解 常用的擴散第二方程解有高斯解（Gauss solution）、誤差函數(shù)解（error function solution）、正弦解 （sinusoidal solution)第三十四張，PP

17、T共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 3菲克第二定律：解決溶質(zhì)濃度隨時間變化的情況，即dc/dt0 兩個相距dx垂直x軸的平面組成的微體積，J1、J2為進入、流出兩平面間的擴散通量，擴散中濃度變化為 ，則單元體積中溶質(zhì)積累速率為 （Fick第一定律）第三十五張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月菲克第二定律的推導 （Fick第一定律） （即第二個面的擴散通量為第一個面注入的溶質(zhì)與在這一段距離內(nèi)溶質(zhì)濃度變化引起的擴散通量之和） 若D不隨濃度變化，則 故 第三十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月通過第一平面的通流量為通過第二平面的通流量為兩式相減，并除以dx得到 是在單位時

18、間內(nèi)、第一平面和第二平面之間單位體積內(nèi)擴散物質(zhì)總量的變化，由擴散的連續(xù)性，它等于這兩個平面間濃度變化率的負值 ，于是有 （52）（51）第三十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月上式便是在一維情況下的費克第二定律。如果該式中的擴散系數(shù)D與向x無關，費克第二定律又可表示為第三十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月4Fick第二定律的解：很復雜，只給出兩個較簡單但常見問題的解a. 無限大物體中的擴散 設：1）兩根無限長A、B合金棒，各截面濃度均勻，濃度C2C1 2）兩合金棒對焊，擴散方向為x方向 3）合金棒無限長，棒的兩端濃度不受擴散影響 4）擴散系數(shù)D是與濃度無關的常數(shù)根

19、據(jù)上述條件可寫出初始條件及邊界條件初始條件：t=0時, x0則C=C1，x0, c=c1, x0, c=c2, Fick第二定律的解第四十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月從式（4）求得 （5） 則可求得 （6） 將（5）和（6）代入（4）有 上式即為擴散偶經(jīng)過時間t擴散之后，溶質(zhì)濃度沿x方向的分布公式，其中 為高斯誤差函數(shù)，可用表查出：Fick第二定律的解第四十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月高斯誤差函數(shù)第四十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Fick第二定律的解無限大物體中擴散應用根據(jù)不同條件

20、，無限大物體中擴散有不同情況（1）B金屬棒初始濃度C1=0 ， 則C=（C2/2）1-erf（x/（4Dt）1/2）（2）求擴散偶焊接面處溶質(zhì)濃度c0。根據(jù)x=0時，=0，erf（）=0 ，則C0=（C1+C2）/2 ，若B棒初始濃度 C1=0 ，則 C0=C2/2，保持不變 。第四十五張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Fick第二定律的解-半無限大物體中的擴散b：半無限大物體中的擴散，x 近似這種情況相當于無限大情況下半邊的擴散情況，按圖10-5右邊求解初始條件: t=0時，x0，C=0邊界條件:t0時，x=0，C=C0，x=，C=0可解得方程的解C=C01-erf（x/（4Dt

21、）1/2）第四十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Fick第二定律的解無限大物體中擴散應用第四十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月Fick第二定律的解無限大物體中擴散應用如一根長的純鐵一端放在碳濃度Co不變的氣氛中，鐵棒端部碳原子達到Co后，同時向右經(jīng)鐵棒中擴散的情形試驗結果與計算結果符合很好 第四十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、擴散系數(shù)的計算1間隙原子在任何立方晶系中的擴散第四十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、擴散系數(shù)的計算 2空位擴散和間隙擴散第五十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、擴散系數(shù)的計算 3互擴

22、散系數(shù)第五十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月三、擴散的熱力學1擴散驅(qū)動力濃度梯度有關的擴散：順擴散（高濃度低濃度），逆擴散（低濃度高濃度）熱力學：決定組元擴散流向的是化學位濃度梯度與化學位梯度一致，順擴散，成分趨于均勻，如鑄錠均勻化濃度梯度與化學位梯度不一致，逆擴散，成分區(qū)域性不均勻，如共析分解i, j兩組元系統(tǒng)，組元的體積濃度為Ci，ni為組元i的摩爾數(shù)，M：組元i的摩爾質(zhì)量。則Ci=Mni， ，則等溫等壓下i組元化學位G：系統(tǒng)自由能，nj為除i組元外j組元的摩爾數(shù)第五十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月代入 ，則 ，對距離x取偏導，則將Fick第一定律改寫為化

23、學位的表達 ，即與第一定律 比較，有 ，可見（1） ，即 ，J與 方向相反，順擴散（2） ，即 ，J與 方向相同，逆擴散擴散驅(qū)動力第五十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2熱力學原因引起的上坡擴散 下圖為非均勻系自由能-成分曲線凹曲線段為順擴散 凸曲線段（C1-C2間） C1、C2兩相平均自由能G1低于均一相C的自由能G0，故成分C合金分解為兩個成分不同部分，自由能降低。第五十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3其它因素引起的上坡擴散1）彈性應力引起的逆擴散 彎曲固溶體，上部受拉點陣常數(shù)增大，大原子上移至受拉區(qū)，下部受壓點陣常數(shù)變小，小原子移向受壓區(qū)，出現(xiàn)逆擴散。2

24、）晶體缺陷造成逆擴散 如晶界能量高，吸附異類原子能量可降低，使晶界溶質(zhì)原子富集發(fā)生逆擴散及刃型位錯應力場下溶質(zhì)原子被吸引到位錯周圍形成Cottrell氣團。第五十五張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月擴散途徑: 晶體點陣中的擴散途徑第五十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月四、擴散機制擴散機制：均勻固溶體中間隙機制和空位機制最主要。1間隙機制間隙固溶體中，小尺寸溶質(zhì)原子C、N、H、B、O，間隙至間隙擴散 間隙原子躍遷，從一個間隙到另一個間隙需克服勢壘 第五十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月擴散機制-間隙機制G=G2-G1， 則原子躍遷幾率，P=e-G/RT

25、，代入 G=H-TS=E-TS，E：擴散激活能，原子躍遷幾率P=e（S/k-E/RT），則單位時間內(nèi)每個原子躍遷頻率f=pzz為配位數(shù)，為振動頻率，故f=ze（S/k-E/RT）在推導菲克第一定律時，令 ，代入f，則第五十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月空位擴散機制-2空位機制置換式固溶體中，依靠溶質(zhì)原子與空位交換位置進行擴散同樣的推導可有 D=D0e-(Ev+E)/RTEv為空位形成能，E原子躍遷激活能第五十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月空位擴散機制- 3交換機制相鄰兩原子交換位置而實現(xiàn) F10-14：擴散的交換機制會引起交換原子附近晶格強烈畸變，要求擴散激

26、活能很大第六十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月空位擴散機制- 4其它機制：環(huán)形換位機制，擠列機制等。銅不同擴散機制下所需能量第六十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素1溫度 D=D0exp(-Q/RT) 有l(wèi)nD=lnD0-（Q/RT）如圖擴散系數(shù)與T的半對數(shù)坐標 圖中斜率tg=Q/R溫度升高，擴散原子獲得能量超越勢壘幾率增大且空位濃度增大，有利擴散，對固體中擴散型相變、晶粒長大，化學熱處理有重要影響。工業(yè)滲碳：1027比927時，D增加三倍，即滲碳速度加快三倍第六十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素-2晶體缺陷 短路

27、擴散：原子沿點、線、面缺陷擴散速率比沿晶內(nèi)體擴散速率大，沿面缺陷的擴散（界面、晶界）：原子規(guī)則排列受破壞，產(chǎn)生畸變，能量高，所需擴散激活能低第六十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素-2晶體缺陷低溫下明顯，高溫下空位濃度多，晶界擴散被晶內(nèi)擴散掩蓋晶粒尺寸小，晶界多，D明顯增加第六十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素-2晶體缺陷沿線缺陷（位錯）的擴散位錯象一根管道，沿位錯擴散激活能很低，D可以很高，但位錯截面積總分數(shù)很少，只在低溫時明顯，如低溫時過飽和固溶體分解時沉淀相在位錯形核冷變形，增加界面及位錯，促進擴散。第六十五張，PPT共一

28、百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素-3晶體結構的影響a.同素異晶轉(zhuǎn)變的金屬中，D隨晶體結構改變，910，D-Fe/D-Fe=280，-Fe致密度低，且易形成空位。b.晶體各向異性使D有各向異性。 鉍擴散的各向異性，菱方系Bi沿C軸的自擴散為垂直C軸方向的1/106 六方系的Zn：平行底面的自擴散系數(shù)大于垂直底面的，因底面原子排列緊密，穿過底面困難。第六十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月鉍擴散的各向異性第六十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素- 4固溶體類型：間隙原子擴散激活能小于置換式原子擴散激活能，缺位式固溶體中缺位數(shù)多，擴散易

29、進行。 5擴散元素性質(zhì)：擴散原子與溶劑金屬差別越大，擴散系數(shù)越大，差別指原子半徑、熔點、固溶度等 表10-4：不同元素在銀中的擴散系數(shù)第六十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素- 6擴散元素濃度 溶質(zhì)擴散系數(shù)隨濃度增加而增大 相圖成分與擴散系數(shù)的關系，溶質(zhì)元素使合金熔點降低，D增加，反之，D降低第六十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月五、影響擴散的因素- 7第三元素（或雜質(zhì)）影響復雜 如碳在r-Fe中擴散系數(shù)跟碳與合金元素親和力有關a.形成碳化物元素，如W、Mo、Cr等，降低碳的擴散系數(shù)b.形成不穩(wěn)定碳化物，如Mn，對碳的擴散影響不大 c.不形成碳化

30、物元素，影響不一，如Co、Ni可提高C的擴散，而Si則降低碳的擴散。 第七十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月六、反應擴散1反應擴散：滲入元素濃度超過溶解度，發(fā)生化學反應而,形成新相的擴散可參照相圖分析，如Fe-N相圖分析，純鐵520滲氮 第七十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 純鐵滲氮后濃度變化純鐵滲氮后表面氮濃度分布 二元系中反應擴散，滲層中無兩相區(qū)。三元系反應擴散滲層中無三相區(qū)第七十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十五張，PPT共一百

31、二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十三張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十四張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十五張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十六張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十七張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十八張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十九張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十一張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6月第九十二張，PPT共一百二十九頁，創(chuàng)作于2022年6