第4章固体子及分子的运动扩散热力学分析及微观基质.pptx

第4章 固体中原子及分子的运动;4.2 扩散的热力学分析 ;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;式中B为单位驱动力作用下的速度，r为组元的活度系数，x为组元的摩尔分数。 ;引起上坡扩散还可能有以下一些情况：1).弹性应力的作用。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。 3).大的电场或温度场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。;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;组元1和组元2热力学因子相同， 扩散速率的不同是由于迁移率B的差异所致。;4.3 扩散的原子理论 4.3.1 扩散机制;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;4.3.1 扩散机制;体扩散：通过均匀介质的扩散 晶界扩散：通过界面的扩散 表面扩散：在晶体表面的扩散;4.3.2 原子跳跃和扩散系数;则扩散通量为;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;原子浓度;;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;4.4 扩散激活能;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;;第 4 章 固 体 中 原 子 及 分 子 的 运 动;讨论： 1.D0和Q的大小与温度无关，只与扩散机制和材料有关； 2.当原子在高温和低温中以不同机制扩散时，在lnD-1/T中出现不同斜率，要分别计算。 3.;空位机制在金属中占优势。故扩散与缺陷浓度密切相关。;设想一个原子从某点开始随机行走，并以矢量ri表示第i次行走，从原点到最终位置的长度和方向用矢量Rn表示，则有;设可能跳动的方向是等几率的，跳动距离相等。 以r表示每次跳动距离;考虑三维跃迁;;4.6 影响扩散的因素;影响扩散的因素;影响扩散的因素;影响扩散的因素;影响扩散的因素;本节重点： 一、概念和术语： 扩散的微观机制（三种）、原子尺度的扩散系数、扩散激活能 二、本节重点及难点 扩散系??的物理本质及其决定性因素， Arrhenius公式，影响扩散的因素