第3章 扩散2024 本科精品课件.pptx

材料科学基础

第三章固体中的扩散;问题的来源;黄金的体积每年要磨去一千四百分之一。这就是所谓“损耗”。因此全世界流通的十四亿金子每年要损耗一百万。这一百万黄金化作灰尘，飞扬飘荡，变成轻得能够吸入呼出的原子，这种吸入剂象重担一样，压在良心上，跟灵魂起了化学作用，使富人变得傲慢，穷人变得凶狠。;砖家的回答;????????????????????????????????????????

HenryDarcy;3.1.1扩散第一定律;扩散第一定律的问题;3.1.2扩散第二定律;（3.4）;求出扩散第二定律的通解；

根据问题的初始条件和边界条件；

求出问题的特解。;3.1.3扩散第二定律的解及其应用;t＝0时：;;3.1.3扩散第二定律的解及其应用;;3.1.3扩散第二定律的解及其应用;例一：有一20钢齿轮气体渗碳，炉温为927℃，炉气氛使工件表面含碳量维持在0.9％C,这时碳在铁中的扩散系数为D＝1.28x10－11m2s-1,试计算为使距表面0.5mm处含碳量达到0.4%C所需要的时间?;;;3.1.5习题类型总结;2、诱骗型;3、投机型;4、综合型;4.2两块全等方块氧化物陶瓷1和2，其组成分别是Co0.4Ni0.6O和Co0.5Ni0.5O，压紧后加热保温40小时（144,000秒）快速冷却至室温。化学分析表明，从接缝往陶瓷2内2毫米处的成分为Co0.461Ni0.539O。设Co2+和Ni2+的扩散系数相同。1、计算该温度时扩散系数D=?厘米2/秒.2、从接缝往合金2内4毫米处成分为Co0.461Ni0.539O需多少时间？3、从接缝往合金2内4毫米处成分为Co0.45Ni0.55O需多少时间？;;3.2扩散微观理论与机制;（1）温度(热)的变化

（2）晶体结构的障碍

（3）相互之间的影响;3.2.1原子跳动和扩散距离;3.2.2原子跳动和扩散系数;;;3.2.3扩散的微观机制;一、换位机制;;二、间隙机制;三、空位机制;RobertBrownin1855;;JamesClerkMaxwell;Gy?rgydeHevesy;空位扩散的激活能;四、扩散激活能的测量;3.2.1当锌向铜内扩散时，已知在x点处锌的含量为2.5×1017个锌原子/cm3，300℃时每分钟每mm2要扩散60个锌原子，求与x点相距2mm处锌原子的浓度。（已知锌在铜内的扩散体系中D0=0.34×10-14m2／s；Q=18.5kJ／mol）;3.2.2Zn2+在ZnS中扩散时，563℃时的扩散系数为3×10-14cm2/sec；450℃时的扩散系数为1.0×10-14cm2/sec，???：（1）扩散的活化能和D0；（2）750℃时的扩散系数。;3.2.3假定碳在α-Fe（体心立方）和γ-Fe（面心立方）中的扩散系数分别为：Dα=0.0079exp[-83600（J/mol）/RT]cm2/sec；Dγ=0.21exp[-141284（J/mol）/RT]cm2/sec，计算800℃时各自的扩散系数并解释其差别。;（1）试述晶体中质点的扩散机构及方式。（2）设体积扩散与晶界扩散活化能间关系为Qgb=Qv/2（Qgb、Qv分别为晶界扩散与体积扩散活化能），试画出lnD～l/T曲线，并分析在哪个温度范围内，晶界扩散超过体积扩散？;YakovFrenkel;;FormationofHollowNanocrystalsThroughtheNanoscaleKirkendallEffect

YadongYin,etal.

science304,711(2004);1SchematicdiagramoftheformationprocessofZnAl2O4spinelnanotubes.a,Single-crystalZnOnanowiresaregrownbythevapour–liquid–solidmechanismusingAunanoparticlesasacatalyst.b,ThenanowiresarecoatedwithauniformlayerofAl2O3byALD,formingcore–shellZnO–Al2O3nanowires.c,Annealingthecore–shellnanowiresleadstotheformationofZnAl2O4nanotubesbyaspinel-forminginterfacialsolid