第一章扩散2.ppt

* 二、空位扩散 1、物理意义 自扩散的逆过程 2、空位扩散系数的表达式 DVDA 为什么？ 三、置换合金中的扩散 1、什么是置换合金中的扩散？ A、B两种原子组成的置换固溶体，原子以置换方式扩散 2、问题 A、B两种原子都扩散， DA≠ DB 由于DA≠ DB 导致 空位流 由于空位流导致点阵平面迁移 3、置换扩散中点阵平面的迁移 a）空位流的形成 b）点阵平面的迁移 *注意原子迁移、空位流和点阵平面迁移的方向 c）点阵平面的迁移速率 4、Darken方程－ 置换合金中的扩散方程 要求掌握推导方程的思路 5、Kirkendall Effect－点阵平面迁移的实验证明 实验 b. 应用 6、扩散引起的内应力 7、扩散引起的空洞（voids） 8、影响扩散系数大小的因数 温度、结构 四、在稀置换合金中的扩散 11、什么是自扩散？用什么实验方法可以验证自扩散？ 12、自扩散与间隙扩散激活能本质上是否相同？如何测量自扩散激活能？ 13、自扩散系数中的?B和间隙扩散系数中的?B有何区别？ 14、空位扩散和自扩散之间有什么关系？为什么DvDB? 15、置换固溶体中的原子扩散为什么会导致点阵平面的迁移？试 从晶体 结构的位错模型说明平面的迁移过程。 16、为什么点阵平面迁移的方向和空位的迁移方向一致？推导点 阵平面 迁移速率v的表达式。 17、什么是达肯（Darken）方程？简述Darken方程的推导思路。 18、写出互扩散系数的表达式，并说明引入它的意义。 19、为什么扩散会引起内应力的产生？什么部位会产生张应力，什么部 位会产生压应力？ 20、什么是Kirkendall效应？如何从扩散的角度予以解释？ 11、什么是自扩散？用什么实验方法可以验证自扩散？ 自扩散： 纯组元（元素）组成的固相内的扩散 表示方法：两个用相同元素组成的扩散偶 12、自扩散的激活能与间隙扩散的激活能从本质上讲是否相同？ 相同，都是原子从一个位置跃迁到相邻位置所需克服的势垒 13、自扩散系数中的?B和间隙扩散系数中的?B有何区别？ 14、空位扩散和自扩散之间有什么关系？为什么DvDB? 自扩散的同时伴随着空位扩散，两者方向相反。 DvDB 是因为空位周围都是原子， 而原子周围不一定有空位。 DB /Dv=xv (空位浓度） 15、置换固溶体中的原子扩散为什么会导致点阵平面的迁移？试 从晶体 结构的位错模型说明平面的迁移过程。 由于DA≠DB， 在扩散过程中会有空位流； 设：c0=cA+cB=常数 则： ∵ DA≠DB ， ∴JA≠JB， 因此必然有空位流。 JA=－(JB+Jv) Jv=－(JB+JA) 2）空位流引起点阵平面迁移 空位流动会引起原子浓度(c0)改变; 为维持c0不变， 这样模型的一端不断产生空位，另一端不断消失空位。 空位的产生和消失和位错相关，于是导致点阵平面迁移。 16、为什么点阵平面迁移的方向和空位的迁移方向一致？推导点 阵平面 迁移速率v的表达式。 点阵平面迁移速率v 的推导： 面积为A的原子面在?t时间内扫过体积为：Av ?t， 此体积内的原子数： c0Av ?t A面扫过原子实际上是原子通过A面。由于原子运动是空位的反向运动， 即相当于反向有空位流；即原子被空位所取代。 ∴ JvA ?t= c0Av ?t 即Jv= c0v 17、什么是达肯（Darken）方程？简述Darken方程的推导思路。 在扩散偶中取一体积元?x，扩散流入?x的A原子流是JA’ 流出?x的原子流是 根据Fick第二方程， 原子流可分为两部分： 1)相对于点阵： 2)点阵平面迁移: 所以总的原子流： 代入 得 Darken方程 18、写出互扩散系数的表达式，并说明引入它的意义。 引入互扩散系数表明在置换合金中A原子和B原子的扩散是互相影响的。 19、为什么扩散会引起内应力的产生？什么部位会产生张应力，什么部 位会产生压应力？ 如果点阵平面与焊缝不平行，会产生内应力 在二维空间中， 产生空位处－压应力 吸收空位处－张应力 20、什么是Kirkendall效应？如