固体中原子及分子的运动

扩散过程的分类按浓度：互扩散，自扩散按方向：顺扩散，逆扩散按路径：体扩散，表面扩散，晶界扩散怎样探讨扩散表象理论:原子理论:影响因素:实际应用:4.1表象理论

完全混合部分混合时间加入染料水Fe-C合金碳源固体物质间的扩散高碳含量区域低碳含量区域碳的扩散方向Fe-C合金碳源4.1.1菲克第确定律(Fick’sfirstlaw)J=-Dddx稳态扩散J:扩散通量(massflux),kg/(m2s)D:扩散系数(diffusivity),m2/s:质量浓度，kg/m3

:浓度梯度12dxJ(1>2)4.1.2菲克其次定律大多数扩散过程是非稳态扩散过程，某一点的浓度是随时间而变更的，这类过程可由菲克第确定律结合质量守恒条件导出来处理。下式为菲克其次定律：该方程称为菲克其次定律或扩散其次定律。假如假定D与浓度无关，则上式可简化为：菲克其次定律普遍式为:不同坐标系中的菲克其次定律柱坐标系中:柱对称扩散,D与浓度无关菲克其次定律的表达应用:分析纯铁空心圆筒的高温渗碳问题。球坐标系中:球对称扩散,D与浓度无关菲克其次定律的表达

应用:分析过饱和固溶体析出其次相的过程。4.1.3菲克扩散定律的应用模型:氢通过金属膜的扩散达到稳态时的边界条件:

C(x=0)=C2

C(x=δ)=C1

求解结果:氢在金属膜的浓度为线性分布平视方向俯视方向应用：测定碳在-Fe中的扩散系数2r2l2r12r12r2l>>r1000C[C]稳态时:单位时间内通过半径为r(r2<r<r1)

的圆柱管壁的碳量为常数:q/t-lnr实测的lnr与关系结论：1.当lnr与呈直线关系时，D与碳浓度无关2.当lnr与为曲线关系时，D是碳浓度的函数=常数径向通量：J=

=-D=-D由菲克第一定律得：球坐标中菲克其次定律的求解模型描述模型的边界条件球对称稳态扩散分析过饱和固溶体析出其次相的形核与长大模型:两端成分不受扩散影响的扩散偶边界条件:

C(t=0,x>0)=C1

C(t=0,x<0)=C2

C(t>0,x=∞)=C1

C(t>0,x=-∞)=C2求解结果:模型:一端成分不受扩散影响的扩散体边界条件:C(t=0,x>0)=C0C(t>0,x=0)=CsC(t>0,x=∞)=C0求解结果:假定渗碳一起先，渗碳源一端表面就达到渗碳气氛的碳质量浓度rs，则：模型:衰减薄膜源在金属B的长棒一端沉积一薄层金属A，将这样的两个样品连接起来，就形成在两个金属B棒之间的金属A薄膜源，然后将此扩散偶进行扩散退火，那么在确定的温度下，金属A溶质在金属B棒中的浓度将随退火时间t而变。求解结果:当扩散系数与浓度无关时，这类扩散偶的方程解是：4.1.4柯肯达尔效应

柯肯达尔试验描述黄铜与铜构成扩散偶;钼丝仅为参照物,不扩散;黄铜熔点低于铜;扩散组元为铜和锌;铜和锌构成置换式固溶体;扩散在785ºC进行。柯肯达尔试验结果试验结果的分析探讨假设铜、锌的扩散系数相等，相对钼丝进行等原子的交换，由于锌的原子尺寸大于铜，扩散后外围的铜点阵常数增大，而内部的黄铜点阵常数缩小，使钼丝向内移；假如点阵常数的变更是钼丝移动的唯一缘由，那么移动的距离只应当有视察值的特殊之一左右；试验结果只能说明，扩散过程中锌的扩散流要比铜的扩散流大得多，这个大小的差别是钼丝内移的主要缘由；而且还发觉标记面移动的距离与时间的平方根成正比；在Cu-Sn，Cu-Ni，Cu-Au，Ag-Au，Ag-Zn，Ni-C