《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第7章 固体扩散 Solid Diffusion

第7章固体扩散Solid Diffusion7.1扩散的宏观规律一扩散定律Diffusion laws7.1.1菲克第一定律（Ficksfirstlaw）7.1.2菲克第二定律（Fick'ssecondlaw）7.2扩散机制(Diffusionmechanisms)7.3扩散系数（Diffusioncoefficient)7.3.1扩散系数和原子跳动7.3.2扩散系数与扩散激活能7.3.3柯肯达尔效应（Kirkendalleffect)7.4扩散驱动力7.5反应扩散7.6影响扩散的因素

第7章 固体扩散 Solid Diffusion 7.1 扩散的宏观规律—扩散定律（Diffusion laws） 7.1.1 菲克第一定律（Fick‘s first law） 7.1.2 菲克第二定律（Fick's second law） 7.2 扩散机制 (Diffusion mechanisms) 7.3 扩散系数 (Diffusion coefficient) 7.3.1扩散系数和原子跳动 7.3.2 扩散系数与扩散激活能 7.3.3 柯肯达尔效应(Kirkendall effect) 7.4 扩散驱动力 7.5 反应扩散 7.6 影响扩散的因素

扩散价人快080水化铝（铁）酸钙水化主要产物CHC-S-H凝胶

扩散

扩散民財意如事年福福福(1)扩散和材料生产工艺与使用中的物理化学过程密切相关。结构变化的基础。研究相变、形变过程的理论基础

扩散 （1）扩散和材料生产工艺与使用中的 物理化学过程密切相关。 ➔结构变化的基础。 ➔研究相变、形变过程的理论基础

第7章固体扩散SolidDiffusion7.1扩散的宏观规律一扩散定律Diffusionlaws7.1.1菲克第一定律（Ficksfirstlaw）7.1.2菲克第二定律（Fick'ssecondlaw）7.2 扩散机制 (Diffusion mechanisms)原子迁移一一缺陷？7.3扩散系数（Diffusioncoefficient)7.3.1扩散系数和原子跳动扩散能力的描述！7.3.2扩散系数与扩散激活能7.3.3柯肯达尔效应（Kirkendalleffect）7.4扩散驱动力扩散的驱动力？7.5反应扩散浓度?7.6影响扩散的因素

7.1 扩散的宏观规律—扩散定律（Diffusion laws） 7.1.1 菲克第一定律（Fick‘s first law） 7.1.2 菲克第二定律（Fick's second law） 7.2 扩散机制 (Diffusion mechanisms) 7.3 扩散系数 (Diffusion coefficient) 7.3.1扩散系数和原子跳动 7.3.2 扩散系数与扩散激活能 7.3.3 柯肯达尔效应(Kirkendall effect) 7.4 扩散驱动力 7.5 反应扩散 7.6 影响扩散的因素 第7章 固体扩散 Solid Diffusion 扩散的驱动力? 浓度？ 扩散能力的描述！ 原子迁移-缺陷？

（气体液体一一流动）概述：扩散现象：（气体和液体的扩散）扩散：构成物质的微粒（离子、原子、分子)由于热运动而产生的物质迁移现象。扩散的宏观表现是物质的定向输送

概述： 扩散现象：(气体和液体的扩散) 扩散：构成物质的微粒(离子、原子、分子)由于 热运动而产生的物质迁移现象。 扩散的宏观表现是物质的定向输送。 (气体\液体-流动)

固体材料的扩散PbAu合金层zinccopper√固溶体√化合物（中间相）brassSnSnSnCu6Sn5Cu6Sn5Cu3SnCu6Sn5Cu3SnCuCuCu在晶体管和集成电路制造中P、B等杂质在Si中的扩散

固体材料的扩散： 在晶体管和集成电路制造中， P、B等杂质在Si中的扩散 。 ✓固溶体 ✓化合物（中间相）

自扩散与互扩散：1金互扩散一一存在浓度差时发生L/2LX=0的扩散。Au原子扩散入Ni中金Ni原子也扩散入Au中TL/2X=0自扩散（纯物质）一一不存在浓度差时发生的扩散。一一Ni原子在Ni中移动，Au原子在Au中移动。实验表明：在稍低于熔点的温度下，要使固体金属中的原子通过自扩散而移动1厘米的距离，将需要3年以上的时间

互扩散－－存在浓度差时发生 的扩散。 Au原子扩散入Ni中， Ni原子也扩散入Au中。 自扩散（纯物质）-不存在浓度差时发生的扩散。 －－Ni原子在Ni中移动，Au原子在Au中移动。 实验表明：在稍低于熔点的温度下，要使固体金属中 的原子通过自扩散而移动1厘米的距离，将需要3年 以上的时间。 自扩散与互扩散：

oE扩散研究的意义（1）扩散是固体中物质传输的唯一方式。（气体液体----流动(2)纯金属同样发生扩散（自扩散，热振动)渗入放射性同位素追踪证明。（3）扩散和材料生产工艺与使用中的物理化学过程密切相关。相变、冷变形后的回复和再结晶、热处理、烧结等。扩散是研究相变、形变过程的理论基础

扩散研究的意义 （1）扩散是固体中物质传输的 唯一方式。(气体\液体-流动) （2）纯金属同样发生扩散（自扩散，热振动）。 渗入放射性同位素追踪证明。 （3）扩散和材料生产工艺与使用中的物理化学过 程密切相关。相变、冷变形后的回复和再结晶、 热处理、烧结等。 ➔扩散是研究相变、形变过程的理论基础

半导体掺杂固溶体的形成离子晶体的导电扩散固相反应现象的相变利用烧结材料表面处理

7. 1扩散的宏观规律固体扩散现象：两块不同浓度的金属焊在一起，在高温下保温过一段时间，发现浓度分布发生变化。C>C1C=CC=C1浓度C2原始状态Fick'sFirstLawFick'sSecondLawC0距离x

固体扩散现象： 两块不同浓度的金属焊在一起，在高温下保温， 过一段时间，发现浓度分布发生变化。 7.1 扩散的宏观规律 •Fick’s First Law •Fick’s Second Law