【2024畅研材科基带背】第13期 固体中原子及分子的运动三 材料科学基础...

菲克第一定律描述物质从高浓度向低浓度区扩散的现象，成分趋于均匀，但物质也可能从低浓度向高浓度区扩散，提高了浓度梯度，这种现象称为上坡扩散，因为决定组元扩散的基本驱动力是化学势梯度

引起上坡扩散的原因

弹性应力的作用

晶界的内吸附

大的电场或温度场

扩散的微观机制

直接交换机制：需要的畸变和激活能太大，密排结构未必能进行

环形交换：金属液体或非晶体中可能有

空位机制：在一定温度下，晶体有一定的平衡空位浓度，且温度越高，平衡空位浓度越大。柯肯达尔效应支持了空位机制

间隙机制

晶界及表面扩散

自由表面扩散＞晶界扩散＞晶体内扩散

原因 缺陷产生的畸变使原子迁移比在完整晶体中容易，导致这些缺陷中的扩散率大于完整晶体内的扩散速率。

影响扩散的因素

温度 温度越高，扩散系数越大

固溶体类型 置换型固溶体热激活能大，扩散慢

晶体结构 非密堆结构点阵中扩散速率更快

晶体缺陷：扩散系数不同

化学成分：熔点越高扩散越慢

应力作用

反应扩散：当某种元素从金属表面向内部扩散渗透时，若该扩散元素的含量超过基体金属溶解度，则随扩散进行，会在金属表层中间相。