《扩散影响因素》ppt课件

1、l影响分散的要素影响分散的要素l反响分散反响分散l离子晶体的分散离子晶体的分散影响分散的要素影响分散的要素1 1、温度、温度温度是影响分散速率的最主要要素温度是影响分散速率的最主要要素成指数急剧上升升高，DTeDDRTQ,0在低温下，固体资料的分散很小，可以忽略在低温下，固体资料的分散很小，可以忽略smDsmDDKTFeC/1067. 4/1061. 1313001200:21113002111200倍增加了约中的扩散系数，在1 1、温度的影响、温度的影响对不同物质：对不同物质：同一温度同一温度600600对对Al,FeAl,Fe来说来说D D差别很大差别很大 AlAl此时此时D D很大很大,

2、Fe,Fe此时此时D D很小很小 对不同的物质，可近似比较，与熔点接近对不同的物质，可近似比较，与熔点接近的程度。与熔点越接近，的程度。与熔点越接近，D D越大越大需要的更高的扩散温度越高，越大，扩散所需的能量越大，说明原子结合力的影响来近似比较，说明温度mmTTmTTmTT,1 1、温度的影响、温度的影响化亦可反映扩散机制的变和成线性关系，作图确定与QDTDRTQDDeDDRTQ00/0/1lnlnln2、成份的影响l组元特性组元特性l分散激活能分散激活能原子间接合力：微观宏观参量原子间接合力：微观宏观参量l固溶体，阿固溶体，阿A参与参与B 熔点下降，熔点下降，D升高升高l 熔点升高，熔点升

3、高，D下降下降l组员浓度组员浓度l 分散系数是浓度的函数，浓度增大时分散系数是浓度的函数，浓度增大时,D增大或减少增大或减少l 增大：增大：Ni Mn C 在在-Fe中中 l 减少：减少：Ni在在Au-Ni中中l第三组元的影响第三组元的影响l 对对-Fe，促进分散元素：，促进分散元素：Col 妨碍分散元素：妨碍分散元素：Mo W3、构造要素l固溶体类型固溶体类型l 间隙分散普通激活能小，更快分散间隙分散普通激活能小，更快分散l 置换型固溶体分散要慢得多置换型固溶体分散要慢得多l晶体构造晶体构造l -Fe的自分散系数大约是的自分散系数大约是-Fe的的240倍倍912 l Ni在在-Fe中的分散系

4、数是中的分散系数是-Fe的的1400倍倍900 l 主要缘由：体心立方构造间隙大，原子较主要缘由：体心立方构造间隙大，原子较易迁移易迁移l 各相异性，最密排面分散系数小各相异性，最密排面分散系数小4、晶体缺陷-短路分散l缺陷处原子处于较高的能态，易跃迁l缺陷处的分散激活能比晶内小l外表分散界面分散点阵分散反响分散反响分散l前面讲的主要是单相固溶体中的分散，其前面讲的主要是单相固溶体中的分散，其特点为：渗入的原子浓度小于其在基体中特点为：渗入的原子浓度小于其在基体中的固溶度的固溶度l反响分散：普通出如今外表渗反响分散：普通出如今外表渗CN等处置中，等处置中，当某种元素经过分散，自金属外表向内浸当

5、某种元素经过分散，自金属外表向内浸透时，假设渗入元素含量超越基体金属的透时，假设渗入元素含量超越基体金属的溶解度，会在分散过程中出现新相，这种溶解度，会在分散过程中出现新相，这种经过分散构成新相的景象称为多相分散，经过分散构成新相的景象称为多相分散，习惯上也称为相变分散或反响分散习惯上也称为相变分散或反响分散特点l相变，分散过程中有多相存在l 每一层均为单向区，不存在双相区l相律分析l浓度出现阶跃l讨论：l单相区内按菲克定律l相界处平衡成分按相图特殊情况l分散层中能够没有相图中固有的相l 相界推进的速度不同，吃掉l分散层中能够出现相图中没有的亚稳相l 非平衡情况，受动力学控制tCBxtCAxt

6、CAtDKDKCCdtdxddCtXCxCtxxCDxCDCCdtdxdtxCDxCDdxCarCramraararraraararraarraraararra)()( 2/ )( 1)()()(11)()()(11)()(1)(2,玻尔兹曼变换，离子晶体中的分散 前面讨论的金属分散，原子可以跃迁进入临近的任何空位或间隙金属键的特性 但在离子晶体中，离子只能进入具有一样电荷的位置离子晶体中的缺陷肖特基缺陷 阳离子空位+阴离子空位缺陷离子对弗仑克尔缺陷 填隙原子 空位非化学计量比缺陷 掺杂非化学计量比缺陷非化学计量比缺陷l构造性缺陷，非常有利于分散l例： (1)FeO中添加Fe2O3l (2)Z

7、rO2中添加CaOl 当晶格中Fe2+被Fe3+替代后，必然出现+电荷过量，从而出现负电荷空位以补偿。到达电中性。离子的价数对应替换后过量的电荷数空位数量离子晶体的分散机制l空位分散空位分散 MgO中的中的Mg2+l间隙分散间隙分散 AgBr中的中的Ag1-l亚晶格间隙分散，特例亚晶格间隙分散，特例AgI CuIl离子电导离子电导 、超离子电导、超离子电导l在离子晶体中，热运动下会发生自分散，在离子晶体中，热运动下会发生自分散，但各向分散通量相当，无电流但各向分散通量相当，无电流l当外加电场后，资料中的离子定向挪动，当外加电场后，资料中的离子定向挪动，产生电流产生电流离子电导离子电导l金属中：

8、电子金属中：电子l离子晶体：离子或空位离子晶体：离子或空位l电导率与分散系数亲密相关电导率与分散系数亲密相关l间隙机制间隙机制l空位机制空位机制kTnqDiT21,2fffkTnqDiT为空位机制相关因子，离子导电陶瓷离子导电陶瓷l氧离子导体氧离子导体 ZrO2 CaTiO3l钠离子导体钠离子导体 Na -Al2O3l锂锂 离子导体离子导体 Li -Al2O3 Li3Nl氢离子导体氢离子导体 H -Al2O3 ll电池：锂电池、燃料电池、传感器等电池：锂电池、燃料电池、传感器等固体氧化物燃料电池SOFC根本任务原理燃料电池l1839年，英国人W.Grove就提出了氢和氧反响可以发电的原理类型磷

9、酸盐型燃料电池(PAFC)融碳酸盐型燃料电池(MCFC)固体氧化物型燃料电池(SOFC)聚合物离子膜燃料电池(PEMFC)燃料煤气,天然气,甲醇等煤气,天然气,甲醇等煤气,天然气,甲醇等纯H2电解质磷酸水溶液KLiCO3溶盐ZrO2-Y2O3(8 YSZ)离子(Na离子)阳极电极阴极多孔质石墨(Pt催化剂)含Pt催化剂+多孔质石墨+Tefion多孔质镍(不要Pt催化剂)多孔NiO(掺锂)Ni-ZrO2金属陶瓷(不要Pt催化剂)LaxSr1-xMn(Co)O3多孔质石墨或Ni(Pt催化剂)多孔质石墨或Ni(Pt催化剂)任务温度-200-650800-1000-100敏感陶瓷半导体陶瓷l传感器的关键资料传感器的关键资料l半导体陶瓷共同的特点：导电性随环境变化半导体陶瓷共同的特点：导电性随环境变化l热敏陶瓷热敏陶瓷l湿敏陶瓷湿敏陶瓷l光敏陶瓷光敏陶瓷l压敏陶瓷压敏陶瓷l气敏陶瓷气敏陶瓷l .热敏陶瓷热敏陶瓷l三类：l正温度系数热敏电阻PTCl BaTiO3l负温度系数热敏电阻NTCl Cu-Mn Co-Mn Ni-Mn MnCoO4l急剧变化热敏电阻C