海南大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）Chapter 4 固体中原子及分子的运动（主讲：李长久）

固体中的扩散 内容提要：晶格中原子或离子的扩散是固态传质和反 应过程的基础。本章讨论了扩散的问题：一是扩散现 象的宏观规律-一菲克第一、第二定律，描述扩散物质 的浓度分布与距离、时间的关系。二是扩散微观机制， 即扩散过程中原子迁移的方式，同时了解了微观机制 与宏观规律的内在联系—克根达尔效应。在了解原 子迁移规律的基础上讨论了扩散的扩散系数。简要介 绍了影响扩散系数的因素 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 固体中的扩散 内容提要：晶格中原子或离子的扩散是固态传质和反 应过程的基础。本章讨论了扩散的问题：一是扩散现 象的宏观规律-菲克第一、第二定律，描述扩散物质 的浓度分布与距离、时间的关系。二是扩散微观机制， 即扩散过程中原子迁移的方式，同时了解了微观机制 与宏观规律的内在联系——克根达尔效应。在了解原 子迁移规律的基础上讨论了扩散的扩散系数。简要介 绍了影响扩散系数的因素

8.1引言 固体中原子的迁移方式 大量原子集体协同运动：滑移、相变 无规则热运动：包括热振动和跳跃迁移 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 8.1引言 固体中原子的迁移方式 大量原子集体协同运动：滑移、相变 无规则热运动：包括热振动和跳跃迁移

8.1引言 所谓扩散是当物质内有梯度存在时，由于 大量原子的热运动引起的质点的定向迁移 扩散会造成物质的迁移，会使浓度均匀化， 而且温度越高，扩散进行得越快 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 8.1引言 ◼ 所谓扩散是当物质内有梯度存在时，由于 大量原子的热运动引起的质点的定向迁移 ◼ 扩散会造成物质的迁移，会使浓度均匀化， 而且温度越高，扩散进行得越快

扩散现象： 冬气体在空气（气体）中的扩散 气体在液体介质中的扩散 冬液体在液体中的扩散 冬固体在液体中的扩散 必固体内的扩散： 气体、液体、固体在固体中的扩散 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 扩散现象： ❖ 气体在空气（气体）中的扩散 ❖ 气体在液体介质中的扩散 ❖ 液体在液体中的扩散 ❖ 固体在液体中的扩散 ❖ 固体内的扩散： 气体、液体、固体在固体中的扩散

time 液体扩散示意图 (X water adding dye partial mixing homogenization 半导体掺杂 相变 固溶体的形成 扩散 烧结 离子晶体的导电 固相反应 材料表面处理 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 water adding dye partial mixing homogenization time 相变 烧结 材料表面处理 扩散 半导体掺杂 固溶体的形成 离子晶体的导电 固相反应 液体扩散示意图

zinc copper cobalt brass 固体扩散示意图 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 固体扩散示意图

对于书画而言 扩散的利与弊 玉佩为何越戴越透亮？

海南大学材料科学与工程基础电子教案 对于书画而言 扩散的利与弊 玉佩为何越戴越透亮？

扩散的基本特点 不同物态下质点的迁移方式 气（液）体中：对流、扩散 固体中：扩散 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 扩散的基本特点 不同物态下质点的迁移方式 气（液）体中：对流、扩散 固 体 中 ：扩散

◆金属的真空治炼、材料的提纯、铸件的凝固和成 分均匀化、变形金属的回复再结晶、相变、化学 热处理、粉末冶金或陶瓷材料的烧结等都受扩散 影响 ◆ 扩散是物质内质点运动的基本方式，当T>0K时， 任何物质内的质点都在做热运动。当物质内有梯 度（化学位、浓度、应力等）存在时，质点会定 向迁移即所谓的扩散 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 金属的真空冶炼、材料的提纯、铸件的凝固和成 分均匀化、变形金属的回复再结晶、相变、化学 热处理、粉末冶金或陶瓷材料的烧结等都受扩散 影响 扩散是物质内质点运动的基本方式，当T>0K时， 任何物质内的质点都在做热运动。当物质内有梯 度（化学位、浓度、应力等）存在时，质点会定 向迁移即所谓的扩散

◆扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质的定 向迁移。它是一个不可逆过程，也是体系熵增 过程。对于气体和液体，物质的传递除扩散外 还可通过对流等方式进行。在固体中扩散是物 质传递的唯一方式 ◆扩散的本质是质点的无规则运动 海南大学材料科学与工程基础电子教案

海南大学材料科学与工程基础电子教案 扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质的定 向迁移。它是一个不可逆过程，也是体系熵增 过程。对于气体和液体，物质的传递除扩散外 还可通过对流等方式进行。在固体中扩散是物 质传递的唯一方式 扩散的本质是质点的无规则运动