[理学]03第三章+材料化学热力学与动力学基础.ppt

第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.1 固态扩散-扩散微观机制 间隙－间隙； （1）间隙机制 平衡位置－间隙－间隙：较困难； 间隙－篡位－结点位置。 （间隙固溶体中间隙原子的扩散机制。） 方式：原子跃迁到与之相邻的空位； （2）空位机制 条件：原子近旁存在空位。 （金属和置换固溶体中原子的扩散。） 直接换位 （3）换位机制 环形换位 （所需能量较高。） 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.1 固态扩散-扩散微观机制 ?2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning? is a trademark used herein under license. 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.1 固态扩散-扩散微观机制 ?2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning? is a trademark used herein under license. 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.1 固态扩散-扩散激活能 扩散激活能Q:原子跃迁时所需克服周围原子对其束缚的势垒。 ?2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning? is a trademark used herein under license. 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.1 固态扩散-主要影响因素 1 温度 2 固溶体的类型：扩散机制不同。 3 晶体结构：扩散系数、溶解度、各向异性等。 4 晶体缺陷：晶内、晶界、表面的扩散系数不同； 位错有利于扩散，也可减慢扩散。 5 化学成分：结合键的强度、溶质浓度、第三组元等。 6 应力的作用 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.2 固态烧结 烧结是古老的材料制备工艺技术。人类祖先很早就利用烧结技术来制备各种陶器和简单的耐火材料。现代的烧结技术是粉末冶金、陶瓷、耐火材料、超高温材料等多晶材料制备过程中的重要手段。 烧结过程可概括为把粉体经成型而得到的具有一定外形的坯体（通常含25～35％气孔）在低于熔点温度条件下转变为具有一定显微结构的致密烧结体的物理过程。烧结过程进行的条件直接影响着烧结体显微结构中晶体、玻璃体和气孔等相组分的尺寸及其分布，从而直接影响着烧结材料的有关物理或化学性能。因此，了解粉末坯体烧结过程的现象和机理，了解烧结动力学及其影响烧结的因素，对于控制和改进材料的性能有着非常重要的实际意义。 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.2 固态烧结 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.2 固态烧结－烧结初期动力学 固体粉料组成的素坯在开始烧结后，出现颗粒 间接触面逐渐扩展、颗粒中心距离不断减小以 及素坯明显收缩。素坯的收缩率在0~5％范围 内，为烧结初期。在这个阶段，固态球形颗粒 表面与它们间的颈部区域之间存在的化学位梯 度导致物质向颈部迁移。如，若颗粒表面与其 颈部区域间有较高的蒸气压差，经由气相而进 行蒸发-凝聚传质过程容易发生；若材料体系的 蒸气压较低，物质迁移易通过固相表面、晶格、 晶界等方式的扩散而进行。 第三章 材料化学热力学与动力学 材料化学导论 E-mail:chshche@scut.edu.cn 2.2 材料化学动力学 2.2.2 固态烧结－烧结初期动力学 第三章 材料化