金屬學(xué)與熱處理(第8章)-展示頁
2025-01-27 20:31本頁面
【正文】 的空位越多，處于空位旁邊的原子就容易跳入空位中，使原來的位置變成空位，空位不斷地在晶體點(diǎn)陣中運(yùn)動，造成物質(zhì)的宏觀遷移。 6 擴(kuò)散的本質(zhì) ? 當(dāng)溫度一定時，總有部分原子具有足夠高的能量，能夠克服勢壘 Q，從原來的平衡位置躍遷到相鄰的平衡位置上去，這個勢壘 Q稱為擴(kuò)散激活能。這一效應(yīng)在 CuZn、 CuNi、 AuNi、 FeNi等擴(kuò)散偶中發(fā)現(xiàn)。 ? 研究擴(kuò)散的意義 ? 鑄件的均勻化退火、合金中的固態(tài)相變、鋼的各種化學(xué)熱處理等都與擴(kuò)散密切相關(guān)。在房間角落噴點(diǎn)香水，很快整個房間充滿香味。閆健 1 第八章 擴(kuò)散 ? 概述 ? 擴(kuò)散的現(xiàn)象 ? 擴(kuò)散的機(jī)制 ? 擴(kuò)散的條件與分類 ? 擴(kuò)散定律 ? 擴(kuò)散的影響因素 2 學(xué)習(xí)要求 ? 1. 掌握擴(kuò)散現(xiàn)象與機(jī)制 ? 2. 區(qū)分穩(wěn)定擴(kuò)散與非穩(wěn)定擴(kuò)散 ? 3. 掌握菲克第一定律，第二定律的表達(dá)式 ? 4. 熟悉影響擴(kuò)散的因素 3 概述 ? 擴(kuò)散的概念 ? 物質(zhì)中原子（分子）的遷移現(xiàn)象稱為 擴(kuò)散 。 ? 氣體和液體中的擴(kuò)散現(xiàn)象容易被人們察覺，例如水盆中滴一滴墨水，很快就均勻了。而固態(tài)金屬中也同樣存在著擴(kuò)散現(xiàn)象，原子依靠熱運(yùn)動不斷地從一個位置移動到另一位置。 ? 半導(dǎo)體電子、陶瓷、儲能材料等，擴(kuò)散都發(fā)揮著重要作用 ? 了解材料的微觀結(jié)構(gòu)變化以及控制這些過程有重要意義 4 ? 應(yīng)用舉例 ? 鑄造合金消除枝晶偏析的均勻化退火 ? 鋼在加熱和冷卻時的一些相變 ? 變形金屬的回復(fù)與再結(jié)晶 ? 鋼的化學(xué)熱處理 ? 金屬加熱過程中的氧化和脫碳 ? 粉末合金的燒結(jié) 5 ? Kirkendall于 1947年在研究 CuZnCu擴(kuò)散偶中發(fā)現(xiàn)的，故稱為柯肯達(dá)爾效應(yīng)。 一、擴(kuò)散現(xiàn)象和本質(zhì) 典型的置換型固溶體中的擴(kuò)散，在兩種原子的擴(kuò)散過程中有界面的遷移現(xiàn)象。 7 ?固態(tài)擴(kuò)散是大量原子無序躍遷的統(tǒng)計結(jié)果 ?晶體的周期勢場中 ,原子向各個方向躍遷幾率相等 ,這樣 ,不會產(chǎn)生 物質(zhì)傳輸?shù)?宏觀擴(kuò)散效果 . ?若晶體周期場的勢能曲線傾斜 (圖 ),則原子自左向右躍遷的激活能為 Q,自右向左的激活能為 Q＋ Δ ,原子向右跳動的幾率將大于向左跳動的幾率 .大量原子的無序躍遷 造成 物質(zhì)的定向遷移 ， 即發(fā)生 擴(kuò)散 . ?擴(kuò)散不是原子的定向躍遷 ,而是原子的隨機(jī)無序躍遷 8 9 溫度較高時，晶格擴(kuò)散起主要作用。 ?空位擴(kuò)散機(jī)制適合于純金屬的 自擴(kuò)散（ Selfdiffusion） 和置換固溶體中原子的擴(kuò)散，甚至在離子化合物和氧化物中也起主要作用。 ?空位機(jī)制是 FCC金屬中的主要擴(kuò)散機(jī)制；在 BCC金屬、HCP金屬、離子化合物和氧化物中，也起著重要的作用。它適合于 間隙固溶體中間隙原子的擴(kuò)散 。 ? 由于間隙原子較小，間隙擴(kuò)散激活能較小，擴(kuò)散比較容易。 13 圖 4－ 9 面心立方晶體的八面體間隙及（ 001）晶面 圖 4－ 10 原子的自由能與位置之間的關(guān)系 14 圖 4－ 11 直接換位擴(kuò)散模型 圖 4－ 12環(huán)形換位擴(kuò)散模型 （ a）面心立方 4換位 （ b）面心立方 4換位 （ c）體心立方 4換位 三、固態(tài)金屬擴(kuò)散的條件 ? 驅(qū)動力條件 ? 化學(xué)位梯度是擴(kuò)散的驅(qū)動力。
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