扩散与固相反应材料物化秋.pdf

材料物理化学  扩散的基本概念和描述  扩散的机制和动力学方程： 第五章 扩散和固相反应 Fick第一、第二定律  半导体材料和离子晶体中的扩散 Diffusion and Solid State Reaction  固相反应的特点和动力学方程  固相反应的特点和实例 (锆英石的合成) 施鹰；yshi@shu.edu.cn 上海大学材料学院电子信息材料系 2013级硕士研究生 1 2013级硕士研究生 2 原子（离子）运动的基本特点 物质的传输方式 气体和液体传质特点：主要通过对流来实现， 无规则运动 无规则运动 在固体中，扩散是主要传质过程； 规则运动 气体： 固体： 液体： 两者的本质都是粒子不规则的布朗运动 （热运动）。 扩散+对流 扩散 扩散+对流 固体扩散的特点： 离 子 固体是凝聚体，质点以一定方式堆积，质点迁移必须越 键 过势垒，扩散速率较低， 金属 陶瓷 高分子 迁移自由程约为晶格常数大小； 晶体中质点扩散有各向异性。 扩散机制不同 2013级硕士研究生 3 2013级硕士研究生 4 5.1.1 什么是扩散 固体中的扩散 • 扩散是物质中原子（或分子）的迁移现象，是物质传 扩散运动存在于：结构的改变、化学反应、物质输运过程等 输的一种形式。在固体中，原子或分子的迁移只能 扩散运动有两种： 靠扩散来进行。 1）大量原子或者离子集体协同运动，如滑移、孪生、马氏体相 • 物质内部的原子依靠热运动使其中能量高的部分脱离 变等，称为机械运动。 束缚跳迁至新的位置，发生原子迁移。大量的原子迁 2 ）无规则的热运动：a)振动(短程), b)跳跃迁移(长程扩散)，在驱 移造成物质的宏观流动称做扩散。 动力的作用下会定向运动，这就是通常讲的扩散运动。 扩散分类： C C 形成定向扩散流的推