发布时间 : 星期六 文章《材料科学基础》第四章 固体中的扩散更新完毕开始阅读
例：当原子跳动频率Г=1010/s，每次跳动距离r=1A，则4小时的平均迁移距离R=0.12cm，即体现了原子跳动的明显宏观效果 ∴扩散是大量原子无规则跳动的宏观统计结果 2、原了跳动频率与扩散系数
溶质原子在固溶体中两个相邻的平行晶面之间跳动示意图，
设：
1）晶面面积均为1单位，晶面间距为d，分别含有n1、n2个溶质原子，n1>n2 2）在一定温度下，原子跳频率为Г
3）每个原子由Ⅰ→Ⅱ和由Ⅱ→Ⅰ任意跳动到对方面上的几率P相同
二．扩散机制
多晶体金属扩散的途径：
晶格扩散，表面扩散，晶界扩散，位错扩散
晶体扩散的微观机制： 1、间隙扩散：
间隙扩散是扩散原子在点阵的间隙位置之间跳迁而导致的扩散。
间隙固溶体中 溶质原子半径较小 ，间隙位置数目较多，易发生间隙扩散。 例：奥氏体：C原子位于八面体间隙，每个γ-Fe晶胞有4个八面体间隙，因此，许多间隙位置是空的，这为间隙原子扩散提供了有利条件
间隙扩散的条件 存在几何间隙位置——结构条件
要有一定的能量借以克服跳动的周围原子的阻力——能量条件
下面分析能量条件：
阻力：4－6为面心立方点阵（100）面上原子排列示意图，1代表间隙原子原始位置，2代表跳动B的位置，显然，间隙原子从位置1跳到位置2，必须将3、4阵点上的原子及其它相邻的原子推开，这必将局部点阵的瞬时畸变这部分畸变能就是原子跳动的阻力，也就是原子跳动时所必须克服的能垒，图4－13所示，原子从位置1跳到位置必须越过能垒G2-G1，只有自由能超过G2的原子才能实现跃迁
1）自由能大于G2的原子数：根据麦克斯声——坡尔兹曼统计分布定律确定： T温度下，N个间隙溶质原子中，自由能大于G2的原子数的
n(G>=G2)=Ne-G1/KT
同样自由能大于G1的原子数为
n(G>G1)=Ne-G1/KT
∵G是处于平衡位置即最低的自由能，则n(G>G1)=N ∴T温度下能跳越能垒的间隙原子分数为
(8-29)
可见：
2）间隙扩散系数：
设一个溶质原子最邻近的间隙位置数为Z，且假定这些间隙均是空的。 则：间隙原子跳动的频率Г，与原子振动频率f，间隙配位数Z，以及具有跳动条件的原子分数
成正比
即
根据热力子第二定律
(固态等容等压下
)
式中
，称为间隙扩散常数
代表间隙扩散时溶质原子跳动所需的额外内能，也即原子跳动的激活能。
d ,P,Z,取决晶体结构
f为原子在正常位置振动频率，以为1012次/秒
固态△S随温度变化不大，∴DO与温度T无关，但随合金成分和结构的不同而异，称为扩散常数 、空位扩散机制：
置换固溶体或纯金属，各组元的原子半径都比间隙半径大，很难进行间隙扩散。曾有以下几种模型：
1）顶替式间隙扩散：扩散原子从平衡位置跳入间隙（形成脱位原子），脱位原子将邻近阵点原子推到间隙而取代其正常位置，脱位原子形成能较高，且引起周围点阵较大畸变，故未得到公认。
2）直接换位扩散：相邻的原子通过互相交换位置而进行迁移，但换位需要的能量较大，难以实现。