5.5 影响扩散的重要因素

1. 5.5 影响扩散的重要因素 第五章 材料中的 扩散 温 度 扩散激活能 影响扩散的主要因素 晶体类型与结构 晶体缺陷 化学成分

2. 5.5 影响扩散的重要因素 (1) 温度 第五章 材料中的 扩散 证明温度影响很大。如温度由927℃升至1027℃时，碳的扩散系数由 升至为 温度升高，原子热运动，扩散系数很快地提高。 (2) 扩散激活能 Q越小，D越大， Q的大小直接影响扩散的难易，而Q又受扩散机制控制： 在晶体内部的扩散，间隙原子扩散激活能远小于置换原子的扩散激活能。如C在γ-Fe中扩散时 ， 而Fe在α-Fe中的扩散 。

3. 5.5 影响扩散的重要因素 扩散激活能Q越小，D越大， 第五章 材料中的 扩散 在不改变扩散机制的情况下，Q的大小主要取决于晶体结构和原子的本性。如C在γ-Fe中扩散时， ，C在α-Fe 中扩散时， 。这是因为fcc结构比bcc结构原子排列更紧密。 金属熔点和Q的关系 如果都是fcc结构，且都是通过空位扩散，则Q与熔点T有关， 131482

4. 5.5 影响扩散的重要因素 (3) 晶体的类型与结构 第五章 材料中的 扩散 • 与单质金属比，晶态化合物的扩散系数低、扩散激活能高。 （离子要扩散到另一具有相同电荷的平衡位置，需移动比在单质金属中更长的距离，还受相邻离子电荷的作用。） • b. 同一物质的扩散系数与晶体结构有关， 一般非密堆结构的 晶体比密堆结构的晶体具有更高的扩散系数。 • 面心γ-Fe与体心α-Fe的扩散系数可相差3个数量级。 • 晶体点阵中阵点的间隙位置的排列因晶体位向不同而异，因而晶体中的扩散也会随之改变。 • 例：立方系中的3个（100）方向的扩散系数相等，密排六言结构的金属在垂直于基面的谈何容易散系数可比平行于基面的自扩散系数大2000倍。

5. 5.5 影响扩散的重要因素 (4) 晶体缺陷 第五章 材料中的 扩散 晶体中的点、线、面缺陷都会影响扩散。位错可以看作是加速扩散的管道。冷变形可以使金属中的位错密度增加，从而起加速扩散的作用；位错和空位都可以促进置换扩散，但间隙溶质原子落入位错中心或空位中时会减小局部畸变，降低体系自由能，但会对间隙原子再进一步扩散起阻碍作用。 (5) 化学成分 一般地，扩散系数是组元浓度的函数，一般会随着 浓度的升高而增加。