6-7扩散和固相反应.ppt

扩散 1非稳定扩散：扩散过程中任一点浓度随时间变化。 稳定扩散：扩散质点浓度分布不随时间变化。 2 无序扩散：无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力，由热起伏引起的扩散。质点的扩散是无序的、随机的。 3互扩散：多元系统往往存在着几种离子同时进行的扩散 ，有浓度差的空间扩散称为互扩散。 互扩散推动力：化学位梯度。 4 间隙扩散：质点沿间隙位置扩散。 5 本征扩散：主要出现了肖特基和弗兰克尔点缺陷，由此点缺陷引起的扩散为本征扩散（空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起的质点迁移）。 非本征扩散：空位来源于掺杂而引起的质点迁移。 6.菲克第一定律：J=-Ddc/dx，菲克第一定律应用于稳定扩散 菲克第二定律：dc/dt=Dd2c/dx2，菲克第二定律应用于非稳定扩散。 7、根据扩散的热力学理论，扩散的推动力是化学位梯度，而发生逆扩散的条件是热力学因子小于零 。 8 本征扩散是由 （） 而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由 （） 和 （） 两部分组成，扩散系数与温度的关系式为：（）。（A）空位来源于晶体结构中本征热缺陷，（B）空位形成能，（C）空位迁移能，（D）D=D0exp[-Q/(RT)]9正扩散和逆扩散 正扩散：当热力学因子0时，物质由高浓度处流向低浓度处，扩散结果使溶质趋于均匀化，Di0。逆扩散：当热力学因子0时，物质由低浓度处流向高浓度处，扩散结果使溶质偏聚或分相，Di0。 10 简述固体内粒子的迁移方式有几种? 易位，环转位，空位扩散，间隙扩散，推填式。 11、浓度梯度是扩散的推动力，物质总是从高浓度处向低浓度处扩散。 ? 解：在KCl晶体中掺入10-5mo1％CaCl2，缺陷方程为： 则掺杂引起的空位浓度为 欲使扩散以热缺陷为主，则 即 即 解得T936.5K 6 试讨论从室温到熔融温度范围内，氯化锌添加剂(10-4mol%) 对NaCl单晶中所有离子(Zn、Na和Cl) 的扩散能力的影响。 定性分析： 当NaCl中溶有少量ZnCl2时，Na+的扩散系数一方面受缺陷浓度(Schtty缺陷：V/Na+V.Cl)影响，另一方面受由于引入Zn2+而形成的 影响。 但可认为：当温度较低时，由Zn2+的引入而产生的 对Na+扩散系数影响是主要的；而当温度较高时， Na+的本征扩散将占优势。 在整个温度范围内，Cl-的扩散均以本征扩散为主。因为Zn2+ 的引入并不明显改变Cl-亚点阵的情况。 答：低温时,以杂质扩散为主,ZnCl2的加入对Na离子的扩散能力有扩散作用,而对氯离子的扩散能力影响不大,在高温条件下,本征扩散为主要形式, ZnCl2的加入影响可忽略. 8.??答：①Q=48.9kJ,D0=0.39cm2/s ②质点处于其他质点作用的三位势阱中作周期性振动,若要摆脱其他质点的束缚,必须具有克服势阱作用的能量,这部分能量称为激活能,激活能包括迁移能和缺陷形成能. ③D∝PS2-1/4,硫分压越小,D越大,硫分压增大,D减小. 10.??? 答：①扩散流的产生需要一个推动力,但在宏观上不存在扩散流,只要有一定温度,原子之间存在杂乱无章的自扩散. ②当有外力作用,如处于电场中,扩散流量不为零,只有在平衡状态下,扩散流量为零. ③晶界上原子所受束缚力低,其能量/振动频率搞,迁移能力强,其原子迁移到内部相党羽空位的反向扩散,不仅存在扩散,其扩散能力还比内部强. ④对扩散系数的影响可以忽略. 11.答：不正确。扩散系数是宏观值不是单个原子跳动机理的简单叠加。 * 第六、七章 扩散与固相反应 习题课 悉栋署镊蕴昭沾娠苫桔踌茂券萎殖谅掣舞骤争远酷岂砖暂羊速威啤蒲衬咒6-7扩散和固相反应6-7扩散和固相反应 第五章、第六章习题课 1、扩散的动力学方程 2、扩散的热力学方程 3、扩散机制和扩散系数 空位扩散机制： 间隙扩散机制： 一般形式： D＝D0exp(－?G/RT) 4、 固相中的扩散 肥淋怜炙皑捉乡钞艘检操溅垫遮蛤惟龙乓匿胖熄粳扫如榷禾搪弊磁勉沽寒6-7扩散和固相反应6-7扩散和固相反应 E F LnD 1/T (本征扩散) (非化学计量扩散) (非本征扩散或杂质扩散) 5、固相反应的动力学方程 化学动力学范围： 扩散动力学范围： 剪羽刚甥足炳勾捆幢包染咖扎垃鬼绞械墟烽扭冉蔓渐锦秩钎交毗捻展敌捅6-7扩散和固相反应6-7扩散和固相反应 元汞势咳呀钨袱球旷喝泥总哗标立眺蚀酬象爽契给羡椰饮捏璃炼凑邑举组6-7扩散和固相反应6-7扩散和固相反应 秋铡枕惭腑亿楼舆铬胀妙泌像史癌嘻忧