发布时间 : 星期二 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
温度升高: 具有跳动条件的原子分数
空位浓度增大
有利于扩散，∴表现为扩散系数明显增大
增加
如C在γ-Fe中扩散时，已知D0=2.0×10-5㎡/s,Q=140×103J/mol 927℃和1027℃时的扩散系数分别为：
D1200k=1.61×10-11㎡/s D1300k=4.736×10-11㎡/s
温度提高100℃，扩散系数增大3倍。因此生产上受扩散控制的过程，必须考虑温度的重大影响。
固态金属在室温下扩散系数很小，几乎不发生扩散 二、固溶体类型与晶体结构 1、固溶体类型：
固溶体类型不同，扩散机制和扩散激能Q不同，扩散能力不同，间隙原子的扩散比置换原子的扩散快得多，如C、N等溶质原子在Fe中的间隙扩散比Cr、A1等原子在铁中的扩散快得多，因此，渗C、N比渗Cr，渗A1容易.合金加热时，第二相溶解后间隙原子C、N易均匀化，置换原子难均匀化。 2、晶体结构类型：
某些金属发生同素异转变时→扩散系数也随之改变。 如1）
和
中自扩散系数分别为
在9120C时，
2）C原子在
和
中的扩散系数
∴ >
在9120C时， =30
注意：结构不同的固溶体对扩散元素的溶解度不同，由此造成的渗度梯度差别，也会影响扩散过程。
如： C在α-Fe中的扩散系数大于γ-Fe，但渗C仍在高温α-Fe中进行，这是因为：
1）C在γ-Fe中的溶解度比大于在α-Fe中的溶解度，可以借助C在γ-Fe中形成较大的浓度而有利于C的扩散（
2）C在α-Fe中溶解度小，饱和后的表层碳浓度仍不能满足要求（渗C要求
表层含C）0.8%）
3、晶体结构异向性的影响：
） 和增加渗层深度。
原子通过跃迁进行扩散，晶体中各晶向原子排到及其间距不同，因而不同晶向上的扩散有一定差别。
立方晶系，三个晶轴方向原子挑到情况相同，扩散系数相同 六方晶系，特别是菱方结构，异向性较大，扩散的各向异性明显 4、晶体缺陷的影响：
空位和位错促进置换型原子的扩散，但对间隙型原子的扩散的作用尚无定沦，近来的一些研究认为，它们可能作为陷阱吸引间隙扩散原子，使它们的扩散激活能增大，减慢扩散速度。
三、晶界
固态金属中原子扩散途径 ：体扩散——最基本的
晶界扩散
表面扩散 比体扩散快 位错扩散 “短路扩散”
原子沿金属外部表面的扩散比沿晶界扩散还要快
1）间隙固溶体：因溶质原子较小，易于扩散，因此，晶内扩散与晶界扩散的差别不大
2）置换固溶体或纯金属：原子在晶界上的扩散比晶内扩散快得多，晶界扩散>晶内扩散。
原因：晶界处点阵畸变较大，原子处于较高的能量状态，易于跳动，故晶界扩散激活能Qgb比晶内扩散激活能Qv小得多。
采用示踪原子法研究晶界扩散的示意图4－23。在垂直于晶界的试样表面涂上一层浓度为Co的放射线同位素，经加热和保温后，同位素的浓度分布如图4－23所示。可见
1）晶界扩散速度大于晶内扩散 2）富集于晶界的扩散原子会向晶内扩散
Fig4－25银单晶体与多晶体的自扩散系数随温度变化的试验结果，结果表明：
1）高温下，晶界扩散与晶内扩散相差不大
2）T<0.75Tm时，晶界扩散大于晶内扩散，成为主要扩散方式，温度越低，
晶界扩散作用越明显
3）T<0.3～0.4Tm时，晶内，晶界扩散都难以进行，。
晶界扩散系数和晶界两侧晶粒的位向差有关，如图4－24所示，相邻晶粒位向差大约为45°时，晶界扩散系数最大。 四、化学成分
1、扩散元素性质的影响：
原子在点阵中扩散需要克服能垒，也就是需要破坏邻近原子的键合，才能实现跃迁，因此，自扩散激活能Q必然与表征原子间结合力的宏观物理参量有关，如
Q自=36.5Tm Q自=16.5Lm
在某些固溶体中也发现，溶质元素的熔点越高，其扩散激活能越大。在一价贵金属的基的固溶体中，当溶质元素的原子序数越大，则扩散激活能越小。