黑龍江省專業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)教育知識更新培訓化工專業(yè)化工類作業(yè)(編輯修改稿)
2024-07-22 16:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 空位擴散是固體材料中質(zhì)點擴散的主要機理。在一般情況下，離子晶體可由離子半徑不同的陰、陽離子構(gòu)成晶格，而較大離子的擴散是空位擴散機理?？瘴粩U散機理相比于間隙擴散機理來說，間隙擴散機理引起的晶格變形大。因此，間隙原子相對晶體格位上原子尺寸越小、間隙擴散機理越容易發(fā)生，反之間隙原子越大、間隙擴散機理越難發(fā)生。(3)環(huán)形擴散機理。 是指在密堆積的晶格中，兩個相鄰的原子同時相互直接地調(diào)換位置。即處于對等位置上的兩個原子同時躍遷而互換位置，由此而發(fā)生位移，如圖（d）所示。環(huán)形擴散機理發(fā)生的幾率很低，因為這將引起晶格的變形，且需要很高的活化能。雖然環(huán)形擴散需要很高的活化能，但是，如果有三個或更多個原子同時發(fā)生環(huán)形的互換位置，則活化能就會變低，因而有可能是環(huán)形擴散機制。例如，在CaOAl2O3SiO2三元系統(tǒng)熔體中，氧離子擴散近似于環(huán)形擴散機理。 間隙擴散、空位擴散、環(huán)形擴散機理都是通過點缺陷而進行的體擴散。但是，有時晶體位錯、晶粒間界和表面上都是結(jié)構(gòu)組分活動劇烈的地方。例如，在微晶體中或位錯密度大的試樣中，在低溫下晶粒間界和表面上的擴散是主要的。這時處于界面上的原子和雜質(zhì)原子，沿晶面運動，發(fā)生吸著或化學吸附，擴散現(xiàn)象都是很顯著的。另一方面，由于靠近晶粒間界和相界面處的結(jié)構(gòu)比內(nèi)部的結(jié)構(gòu)要松弛些，這里的原子擴散活化能也要小一些，大約相當于固體的氣化熱。固體內(nèi)的擴散是指以晶體內(nèi)部的空位或間隙原子等點缺陷作為媒介的原子運動，原子的這種運動叫做體擴散或內(nèi)擴散。在實際中，擴散除了點缺陷以外，還有以其他缺陷為媒介的擴散途徑。由于這些擴散與體擴散不同，通常情況下，它們的擴散速度較快，所以稱之為短程擴散。短程擴散主要包括以下三種：表面擴散(Ds) 、晶界擴散(Dg)、位錯擴散(Dd)擴散影響因素(1)晶體組成的復(fù)雜性：在大多數(shù)實際固體材料中，往往具有多種化學成分。因而，在一般情況下，整個擴散并不局限于某一種原子或離子的遷移，而可能是集體遷移行為。自擴散（系數(shù)）：一種原子或離子通過由該種原子或離子所構(gòu)成的晶體中的擴散?；U散（系數(shù)）：兩種或兩種以上的原子或離子同時參與的擴散。(2)化學鍵的影響 : 對于不同的固體材料來說，其構(gòu)成晶體的化學鍵性質(zhì)不同，因而擴散系數(shù)也就不同。在金屬鍵、離子鍵或共價鍵材料中，空位擴散機理始終是晶粒內(nèi)部質(zhì)點遷移的主導方式；另一方面，由于空位擴散活化能由空位形成能△Hf和原子遷移能△HM構(gòu)成，故激活能常隨材料熔點升高而增加。但當間隙原子比格點原子小得多或晶格結(jié)構(gòu)比較開放時，間隙機理將占優(yōu)勢。 (3)結(jié)構(gòu)缺陷的影響：晶界會對離子擴散的選擇性具有增強作用 ，例如在Fe2OCo2OSrTiO3材料中晶界或位錯 有增強O2–離子的擴散作用；而在BeO、UOCu2O和(ZrCa)O2等材料中則不會出現(xiàn)此種效應(yīng)。晶界對離子擴散的選擇性增強作用，主要是與晶界區(qū)域內(nèi)電荷的分布密切相關(guān)。除晶界以外，晶粒內(nèi)部存在的各種位錯也往往是原子容易移動的途徑。例如，晶體結(jié)構(gòu)中的位錯密度越高，位錯對原子（或離子）擴散的貢獻越大。 (4)溫度對擴散的影響: 溫度對擴散的影響可通過下面的公式得到說明：由上式可知，擴散活化能Q值越大，說明溫度對擴
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