材料科学基础 教学课件 作者 王章忠 第七章　固体材料中的原子扩散.pptx

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1、第七章　固体材料中的原子扩散第一节　扩散定律第二节　扩散机制第三节　反应扩散第四节　影响扩散的因素第一节　扩散定律一、稳态扩散与菲克第一定律二、非稳态扩散与菲克第二定律三、扩散方程的实际应用第一节　扩散定律图7-1　扩散偶中浓度随距离、时间变化示意图一、稳态扩散与菲克第一定律图7-2　溶质原子的流动方向与浓度梯度的关系二、非稳态扩散与菲克第二定律图7-3　单向扩散通过微小体积单元三、扩散方程的实际应用(一)稳态扩散中扩散第一方程的解(二)非稳态扩散中扩散第二方程的解(一)稳态扩散中扩散第一方程的解图7-

2、?4　在1000℃碳通过薄壁铁管稳定扩散时的C-ｌｎR图(二)非稳态扩散中扩散第二方程的解图7-5　无限长扩散偶的浓度-距离曲线(二)非稳态扩散中扩散第二方程的解表7-1　β与对应的erf(β)值(二)非稳态扩散中扩散第二方程的解图7-?6　扩散组元浓度随时间、位置的变化曲线(二)非稳态扩散中扩散第二方程的解图7-7　晶内偏析按正弦波表示第二节　扩散机制一、扩散微观机制二、原子随机跃迁与扩散系数表达式三、扩散激活能一、扩散微观机制(一)间隙机制(二)空位机制(三)其他扩散机制(一)间隙机制图7-8　直接

3、间隙机制示意图a)fcc晶体的八面体间隙　b)(100)晶面　c)原子的自由能与其位置的关系(二)空位机制图7-10　空位扩散(二)空位机制图7-10　空位扩散机制示意图(二)空位机制图7-11　柯肯达尔效应的实验样品(三)其他扩散机制图7-12　换位机制a)直接换位机制　b)环形换位机制二、原子随机跃迁与扩散系数表达式(一)原子随机跃迁的平均距离(二)扩散系数表达式(一)原子随机跃迁的平均距离(二)扩散系数表达式三、扩散激活能(一)间隙扩散系数与扩散激活能(二)空位扩散系数与扩散激活能(一)间隙扩散系

4、数与扩散激活能(二)空位扩散系数与扩散激活能表7-2　几种常见扩散系统的和Q值(近似值)第三节　反应扩散一、反应扩散概述二、反应扩散的特点及控制因素一、反应扩散概述图7-13　Fe-N相图二、反应扩散的特点及控制因素图7-14　纯铁渗氮层的结构和氮含量变化a)结构　b)氮含量变化第四节　影响扩散的因素一、温度的影响二、原子键合力的影响三、固溶体类型的影响四、晶体结构的影响五、化学成分的影响六、晶体缺陷的影响