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
2、扩散原子浓度的影响
在求解扩散方程时，曾假设D与浓度无关。但实际中，D往往浓度的变化而改变，例：
1） 碳在A中的扩散系数D，随C%↑而增大。
2） Au-Ni系固溶体随Ni含量增加两组互扩散时，各自的扩散系数随成分
的变化
3、第三组元的影响：
合金元素对C在γ-Fe中扩散系数的影响；
1）碳化物形成元素W、Mo、Cr等与碳的结合力较大，降低Dc-γ 2）Mn等形成碳化物能力较弱，对Dc-γ几乎没有影响。
3）Co、Ni等非碳化物形成元素，由于溶入基本点阵而产生点阵畸变相当于减少（原子的扩散激活能，提高Dc-γ。
第四节扩散热力学分析
一、化学位梯度
从动力学来看，一个物体进行运动总受到一定力的作用，如在机械力或场力（电场、磁场）的作用下物体发生的运动。金属中的扩散也是物质运动的一种形式，使原子发生扩散的力是化学力。
在恒温恒压条件下，系统总是趋向自由能的最不状态，一个原子的自由能是用偏克摩尔分子的自由能来表示，称为化学位元素之的化学位定义为
G：系统自由能，ni：i原子的数目；nj ：除i原子外的其他原子数目；
T ，P：温度，压力
化学位相当于重力场中的势能
合金中相平衡的条件是： 给定组元在各组中的化学位相等
同一相中各点的化学位相等
势能函数对距离微分是力函数，若一系统中，由于一定原因，如化学成分不同，出现了化学位随距离力的变化，此时，原子在X方向便会受到一化学力作用，
X方向之原子的化学力
只要在合金中存在化学位梯度，原子便会受一化学力作用，这就是原子扩散的驱动力。
∴原子扩散的驱动力是化学位梯度，不是浓度梯度在一般情况下，化学位梯度与浓度梯度方向相同，故扩散向浓度降低方向进行。
在某些情况下，化学位梯度与浓度梯度方向相反时，则原子扩散向化学位减少的方向进行，原子从浓度低的地方扩散到浓度高的地方，即上坡扩散。如Fe-C合金与Fe-C-Si合金扩散偶的扩散，将Fe-0.4%C合金棒与Fe-0.4%-3.8%Si合金棒焊在一起，在1000℃长时间保温，进行扩散退火后，碳的浓度分布如下图所示
原因：Si提高了碳的化学位，因而C从含Si棒向无Si棒扩散，从而降低C在含Si棒的化学位，消除了化学位梯度。
用化学位梯度推导扩散方程：
用
取代Fick第一定律中的 ，则该试可写成
，M为与化学位有关的比例常数
ni为组元的摩尔分子数
为组元的摩尔密度
Ci为组元的体积密度。
代入（8-38）式
D=
>0, J与
的方向相反,下坡扩散.
<0, J与
的方向相同,上坡扩散.
第五节 反应扩散
一、反应扩散：