材料科学基础 第２版 教学课件 作者 石德珂 西安交通大学 主编 第六章　扩散与固态相变.ppt

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1、11924I第六章　扩散与固态相变第一节　扩散定律及其应用第二节　扩散机制第三节　影响扩散的因素与扩散驱动力第四节　几个特殊的有关扩散的实际问题第五节　固态相变中的形核第六节　固态相变的晶体成长第七节　扩散型相变第八节　无扩散相变11924I第一节　扩散定律及其应用图7-1　间隙原子在浓度梯度下的无规跳动一、扩散第一定律11924I第一节　扩散定律及其应用图7-2　原子热运动的无规行走模型11924I第一节　扩散定律及其应用图7-3　菲克第二定律推导的示意图11924I第一节　扩散定律及其应用二、扩散第二定律1.钢的渗碳图7-4　误差

2、函数图形11924I第一节　扩散定律及其应用表7-1　误差函数11924I第一节　扩散定律及其应用图7-5　误差函数2.半导体硅片的掺杂11924I第一节　扩散定律及其应用图7-6　硅片掺杂渗硼过程a)在SiO2层上形成“窗口”，准备渗硼　b)首先形成被硼饱和的薄层c)继而深层扩散，含硼量不变11924I第一节　扩散定律及其应用图7-7　薄膜Au向晶体两端扩散溶质浓度按正态分布11924I第二节　扩散机制一、间隙扩散和空位扩散1.间隙扩散图7-8　间隙扩散a)间隙原子在面心立方八面体间隙位置b)间隙原子在体心立方八面体间隙位置1192

3、4I第二节　扩散机制图7-9　lgD-1/T图11924I第二节　扩散机制表7-2　扩散数据11924I第二节　扩散机制图7-10　原子跃迁和空位扩散2.空位扩散11924I第二节　扩散机制表7-3　几种金属的自扩散激活能11924I第二节　扩散机制图7-11　柯肯达尔的实验样品二、互扩散和柯肯达尔效应11924I第二节　扩散机制图7-12　面心立方(111)面上的空位扩散三、扩散系数的计算1.间隙原子在任何立方晶系中的扩散2.空位扩散和间隙扩散11924I第三节　影响扩散的因素与扩散驱动力一、影响扩散的因素1.D0、Q、T影响2.影

4、响激活能Q的主要因素表7-4　几种扩散系统的D0和Q的近似值11924I第三节　影响扩散的因素与扩散驱动力图7-13　硅对碳在铁中化学位的影响a)t=0时C的浓度分布　b)1050°条件下13天扩散后C的浓度分布　c)C的化学位变化二、扩散驱动力11924I第四节　几个特殊的有关扩散的实际问题一、离子晶体的扩散表7-5　离子晶体的点缺陷11924I第四节　几个特殊的有关扩散的实际问题图7-14　离子晶体的点缺陷11924I第四节　几个特殊的有关扩散的实际问题图7-15　烧结过程示意a)初期颗粒连接成颈　b)中期形成筛网状c)后期空隙分

5、布在晶界或角隅处二、烧结11924I第四节　几个特殊的有关扩散的实际问题三、纳米晶体材料的扩散问题表7-6　纳米微晶Cu，单晶Cu及普通多晶Cu的自扩散系数表7-7　纳米微晶Cu、多晶Cu和单晶Cu的自扩散激活能11924I第五节　固态相变中的形核一、固相的相界面1.共格界面图7-16　三种界面示意图a)共格界面　b)半共格界面　c)非共格界面11924I第五节　固态相变中的形核图7-17　fcc和hcp的共格界面11924I第五节　固态相变中的形核图7-18　fcc和bcc之间的半共格界面——存在结构台阶与失配位错2.半共格界面11

6、924I第五节　固态相变中的形核3.非共格界面图7-19　共格体积应变能——错配球模型a)原始母相　b)析出新相V　c)两相匹配二、均匀形核与非均匀形核1.均匀形核11924I第五节　固态相变中的形核图7-20　体积应变能与新相形状关系11924I第五节　固态相变中的形核图7-21　晶界形核2.非均匀形核11924I第六节　固态相变的晶体成长一、扩散控制长大图7-22　扩散控制长大a)片的增厚　b)简化计算11924I第六节　固态相变的晶体成长图7-23　温度对生长速度的影响a)浓度变化　b)生长速度变化11924I第六节　固态相变的

7、晶体成长1)X∝(Dt)1/2，即新相的长大服从抛物线生长规律。2)v∝Δxo，即在时间固定的情况下，长大速度正比例于过饱和度。3)v∝1/2。11924I第六节　固态相变的晶体成长图7-24　界面控制与扩散控制长大a)界面控制　b)长程扩散二、界面控制长大11924I第六节　固态相变的晶体成长图7-25　不同晶体结构共格界面的连续生长构想11924I第六节　固态相变的晶体成长图7-26　台阶生长机制11924I第七节　扩散型相变图7-27　Al-Cu合金相图一、Al-Cu合金的淬火时效11924I第七节　扩散型相变图7-28　Al-

8、Cu合金的相结构与形态11924I第七节　扩散型相变图7-29　Al-Cu合金各相的自由能二、陶瓷材料中的脱溶沉淀反应11924I第七节　扩散型相变图7-30　共格与非共格沉淀物长大时的能量变化11924I第七节　扩散型