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材料科学基础

FundamentalofMaterialsProf:TianMinBo

Tel:62795426，62772851 E-mail:tmb@DepartmentofMaterialScienceandEngineeringTsinghuaUniversity.Beijing100084材料科学基础

FundamentalofMateria1ChapterⅥDiffusioninSolids

Lessontwenty-sixChapterⅥDiffusioninSolids 2§6.1IntroductionⅠ.Atommovementinsolidsmechanicalmovementthermalvibration(short-rangemigration)Thermalmotiondiffusion(long-rangemigration)§6.1IntroductionⅠ.Atommovem3skja_26-Diffusion-in-Solids-材料科学基础(英文课件)4skja_26-Diffusion-in-Solids-材料科学基础(英文课件)52..self-diffusion.bothinpuremetalandinhomogeneousalloy..inter-diffusion.down-hillup-hill2..self-dif63.AccordingtodiffusionpathVolumediffusion(withgrain,orlattice)GrainboundarydiffusionSurfacediffusionshort-cutdiffusiondiffusionalongdislocation4.AccordingtostructureDiffusioninsinglephaseDiffusioninmultiphase3.Accordingtodiffusionpath7Ⅲ.Significance:heattreatment,welding,sintering,corrosionⅣ.ContentphenomenologicaltheorymicroscopictheoryⅢ.Significance:8§6.2Fick’sLawsⅠ.Fick’sfirstlaw

Forbinary,single-phasesystem界面xC2C1C2>C1，均为固定值§6.2Fick’sLawsⅠ.Fick’sfirst9skja_26-Diffusion-in-Solids-材料科学基础(英文课件)10For3dimensionaldiffusion:For3dimensionaldiffusion:11Discussion:

1)Itisanempiricalrule2)minussign3)D-materialconstant.4)dimensionDiscussion:12Ⅱ.Fick’ssecondlaw

xxx+

xxJxJx+

xifD=const.→Ⅱ.Fick’ssecondlawxxx+xxJxJ13For3dimensionaldiffusion:1.InCartesiancoordinationsystemFor3dimensionaldiffusion:1.142.Forcylindricallysymmetricaldiffusion.3.Forsphericalsymmetricaldiffusion.2.Forcylindricallysymmetric15RelationbetweenFick’sfirstlawandFick’ssecondlawRelationbetweenFick’sfirst16Forsphericallysymmetrically§6.3SteadyStateDiffusionForsphericallysymmetrically§17增加增加18Applicationtocrystallizationatinitialstage.Applicationtocrystallization19ExampleA0.05cmlayerofMgOisdepositedbetweenlayersofNiandTatoprovideadiffusionbarrierthatpreventsreactionsbetweenthetwometals.At1400℃,NiionsarecreatedanddiffusethroughtheMgOceramictotheTa.DeterminethenumberofnickelionsthatpassthroughtheMgOpersecond.ThediffusioncoefficientofNiionsinMgOis9×10-12cm2/s,andthelatticeparameterofnickelat1400℃is3.6×10-8cm.ExampleA0.05cmlayerofMgOi20SolutionTotalNiatom

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