运城学院：《材料科学基础》课程电子教案（PPT教学课件）第四章 固体中原子及分子的运动

第四章 固体中原子或分子的 运动 扩散定律及其应用 扩散的微观机制 扩散的驱动力及反应扩散 影响扩散的因素 THE END

第四章 固体中原子或分子的 运动 扩散定律及其应用 扩散的微观机制 扩散的驱动力及反应扩散 影响扩散的因素 THE END SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONG UNIVERSITY

原子、分子 平衡位置热振动 能量起伏 克服势垒 跃迁到新位置 原子迁移 单个原子的运动 大量原子的迁移 无规律 有规律 普遍存在 有外力作用

定义： 由于热运动导致原子（分子）在介质中的迁移现象

第一节扩散定律及其应用 THE LAW OF DIFFUSION AND ITS APPLICATION 菲克第一定律（稳态扩散） 菲克第二定律（非稳态扩散） THE END

第一节 扩散定律及其应用 THE LAW OF DIFFUSION AND ITS APPLICATION 菲克第一定律(稳态扩散) 菲克第二定律(非稳态扩散 ) THE END SCHOOL OF MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING OF XI`AN JIAOTONG UNIVERSITY

菲克第一定律（稳态扩散） 1)条件： 浓度分布与时间1无关，仅与位置x有关的情况 即：适用于稳态扩散情况

一、菲克第一定律(稳态扩散)

2)公式： 由高浓度指向 低浓度（与梯 C: 体积浓度 度方向相反) (单位体积原 dc 子（质）量) d 浓度梯 申扩散通量： 单位时间，垂直于 北：距扩散源 扩散方向，通过单 扩散系数 的距离 位面积的物质量 3)说明： D个、dc/dk个 → J个 符合适用条件的情况并不多，一般dc要随t变化 因此发展了菲克第二定律

菲克第二定律（非稳态扩散，dc/dt≠0） 1)条件： 浓度分布与时间、x均有关的情况 即：适用于非稳态扩散情况 2)公式： 02C x2

二、菲克第二定律(非稳态扩散,dc/dt≠0 )

3)积存量与积存率 「瞬时浓度×微元体积=积存量 流入量一流出量=积存量 6(瞬时浓度×微元体积)6积存量) =积存率 Ot Ot (流入量)d(流出量) 积存量) =积存率 o Ot Ot 6(积存量) =积存率 Ot 流入率-流出率=积存率 对同一微元体，两种方法求得的积存量、积存率应相等

4)公式推导 o(c·Adk）-aC ·Ad …(1) Ot Ot dx 4-Jd=d-4+ L.dx 心、 &J A-d...........2) Bx 式①)=式2) oC 8t Adx=- Adx 化简得： 0C=_@J 8x J=-DOC 即： oc 2c =D O1

三、扩散定律的应用 1.扩散第一定律的应用 求扩散系数D 1)思路 dc J= d 建立条件：满足 c 二=0一可以应用第一定律 求D 找出直接或间接的方法测定J和

三、扩散定律的应用 1. 扩散第一定律的应用