- 1、本文档共46页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
无机材料科学基础 第七章 固体中扩散
扩散的意义 基本概念 自扩散:一种原子/离子通过由该种质点组成的晶体中的扩散 互扩散:同时考虑多种每一种扩散质与扩散基质间的相互作用以及不同的扩散质之间相互作用的扩散 例: CaCl2引入到KCl中,分析K+的扩散,基质为 KCl 高温段,此时本征扩散起主导作用 分析此图: LnD 1/T -?H m R ?H m+ ?H f/2 R 1 2 低温段,处于非本征扩散,因为Sch缺陷很少,可忽略 讨论: 当[CaCl2]引入量?,扩散系数D ?,活化能大,直线趋于平缓。 当杂质含量?,非本征扩散?本征扩散的转折点向高温移动。 LnD 1/T -?H m R ?H m+ ?H f/2 R 1 2 三、 非化学计量化合物中的扩散 过渡金属氧化物: FeO、NiO、CoO、MnO等 金属元素存在多种价态 气氛变化引起相应的空位,因而使扩散系数明显依赖于环境气氛。 1、 正离子空位型 FeO、NiO、MnO Fe1-xO 由于变价阳离子,使得中Fe1-xO有5~15%[Vfe//] 讨论: (1) T不变,由 LnDFe K=1/6 氧分压对DFe额定影响 LnD 在缺氧氧化物中D与T的关系 1/T 2、负离子空位 以ZrO2为例。高温氧分压的降低将导致如下缺陷反应。 讨论: (1) T不变,由 对过渡金属非化学计量氧化物,氧分压增加,将有利于金属离 子的扩散,而不利于氧离子的扩散。 无论金属离子或氧离子其扩散系数的温度关系在LnD~1/T直线 均有相同的斜率。 外界条件对非化学计量物扩散的影响规律 其LnD~1/T图含两个转折点。 E F LnD 1/T 本征扩散 非化学计量扩散 杂质扩散 第四节 固体中的扩散 常见扩散 无序扩散 自扩散 示踪扩散 晶格扩散 本征扩散 非本征扩散 互扩散 晶界扩散 界面扩散 表面扩散 位错扩散 空位扩散 间隙扩散 体积扩散 没有化学浓度梯度的扩散,即无推动力 是没有空位或原子流动,而只有放射性离子的无规则运动。 晶体体内或晶格内的任何扩散过程。 仅由本身的热缺陷作为迁移载体的扩散。 非热能引起,如由杂质引起的缺陷而进行的扩散。 多种质点同时扩散。 是指在指定区域内原子或离子扩散 属本征扩散 晶格内部扩散 * 第七章 扩散 定义: 系统内部的物质在 浓度梯度 化学位梯度 应力梯度 的推动力下,由于质点的热运动而导致定向迁移,从宏观上表现为物质的定向输送,此过程叫扩散。 晶格中质点扩散是晶体中物质输运的基础 对认识材料的性质、制备生产特定材料有重大意义 离子晶体的导电 固溶体的形成 相变过程、固相反应、烧结 金属材料的涂搪 陶瓷材料的封接 耐火材料的侵蚀性 物质输运 流体 很大 全各向同性 不同体系扩散特点 固体 低 各向异性 速率 方向 体系 结构决定性质 流体中的无规则扩散 自由程 晶体中间隙原子扩散势场示意图 △G 扩散的动力学方程 扩散的热力学方程(爱因斯坦-能斯特方程) 扩散机制和扩散系数 固相中的扩散 影响扩散的因素 基本内容 : J 扩散通量,单位时间通过单位截面的质点数(质点数/s.cm2) D 扩散系数,单位浓度梯度的扩散通量 (m2/s 或 cm2/s) C 质点数/cm3 “-” 表示粒子从高浓度向低浓度扩散,即逆浓度梯度方向扩散 表达式: 一、 Fick第一定律 推动力: 浓度梯度 定律含义: 单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积上 扩散的物质数量和浓度梯度成正比。 第一节 扩散方程 (1) 扩散速率取决于 外界条件 ?C/ ?x 扩散体系的性质 D (2) 参 数 D: 单位浓度梯度、单位截面、
文档评论(0)