沈阳建筑大学：《材料物理化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 扩散

第八章 扩散 第一节基本特点 1、远低于熔点以下即开始的; 2、固体中粒子的迁移是十分缓慢的。 第二节扩散动力学方程 1、菲克第一定律:在扩散体系中,参与扩散质点的浓 度因位置而异、且可随时间而变化。 在扩散过程中,单位时间内通过单位横截面的质点数目 (或称扩散通量)J正比于扩散质点的浓度梯度VC。 J=-DVC D扩散系数(m2/s)负号表示粒子从浓度高处向低处 扩散,即逆浓度梯度的方向扩散

第八章 扩散 第一节 基本特点 1、远低于熔点以下即开始的； 2、固体中粒子的迁移是十分缓慢的。 第二节 扩散动力学方程 1、菲克第一定律：在扩散体系中，参与扩散质点的浓 度因位置而异、且可随时间而变化。 在扩散过程中，单位时间内通过单位横截面的质点数目 （或称扩散通量）J正比于扩散质点的浓度梯度▽C。 J=-D▽C D—扩散系数（m2/s） 负号表示粒子从浓度高处向低处 扩散，即逆浓度梯度的方向扩散

第八章 扩散 2、菲克第二定律 Jz+ dz z a Jy Jy ay uy Jx dx x dz dy Jz 图7-3扩散体积元示意图

第八章 扩散 2、菲克第二定律

第八章 扩散 第三节固体扩散机构 与气体、液体不同的是固体粒子 间很大的内聚力使粒子迁移必须克服 定势垒,这使得迁移和混和过程变 得极为缓慢。然而迁移仍然是可能的。 但是由子存在着热起伏,粒子的能量 状态服从波尔兹曼分布定律。如图1 所示

第八章 扩散 n 第三节 固体扩散机构 n 与气体、液体不同的是固体粒子 间很大的内聚力使粒子迁移必须克服 一定势垒，这使得迁移和混和过程变 得极为缓慢。然而迁移仍然是可能的。 但是由于存在着热起伏，粒子的能量 状态服从波尔兹曼分布定律。如图1 所示

第八章扩散 △G b 图1粒子跳跃势垒示意图

第八章 扩散 图1 粒子跳跃势垒示意图

第八章扩散 第四节扩散动力学方程的应用举例 稳定扩散:扩散物质的 浓度分布不随时间变化 的扩散过程。用菲克第 定律 不稳定扩散:扩散物质 的浓度分布随时间变化 的扩散过程。用菲克第 图74氧气通过球罐壁扩散二定律 泄漏示意图 1.稳定扩散

第八章 扩散 第四节 扩散动力学方程的应用举例 稳定扩散：扩散物质的 浓度分布不随时间变化 的扩散过程。用菲克第 一定律 不稳定扩散：扩散物质 的浓度分布随时间变化 的扩散过程。用菲克第 二定律 1.稳定扩散

第八章扩散 2、扩散系数的测定 示陈剂 扩散动力学方程的应用举例 A 斜本 耳D配 Cc) 图7-6定量扩散质Q由晶体表面 =0)l内部扩散的过程

第八章 扩散 扩 散 动 力 学 方 程 的 应 用 举 例 2、扩散系数的测定