材料科学基础06-固体中的扩散课件

固体中的扩散

第一节概论第二节扩散动力学方程第三节扩散系数第四节影响扩散系数的因素材料科学基础06-固体中的扩散本章内容掌握一些基本概念：扩散定律、扩散系数，稳态扩散，非稳态扩散固态中原子扩散的条件扩散第一、第二定律的内容、适应条件、解及应用扩散系数及其影响因素，扩散驱动力固相中原子扩散的各种机制扩散的分类材料科学基础06-固体中的扩散概论扩散现象：

气体在空气（气体）中的扩散气体在液体介质中的扩散液体在液体中的扩散固体在液体中的扩散固体内的扩散：气体、液体、固体在固体中的扩散材料科学基础06-固体中的扩散

当物质内有梯度（化学位、浓度、应力梯度等）存在时，由于物质的热运动而导致质点的定向迁移过程。扩散是一种传质过程扩散的本质是质点的热运动扩散的概念：扩散系统：扩散物质、扩散介质材料科学基础06-固体中的扩散1.概论原子或分子的迁移现象称为扩散。金属的真空冶炼、材料的提纯、铸件的凝固和成分均匀化、变形金属的回复再结晶、相变、化学热处理、粉末冶金或陶瓷材料的烧结等都受扩散影响。扩散是物质内质点运动的基本方式，当T>0K时，任何物质内的质点都在做热运动。当物质内有梯度（化学位、浓度、应力等）存在时，质点会定向迁移即所谓的扩散。材料科学基础06-固体中的扩散概论扩散是一种传质过程，宏观上表现出物质的定向迁移。它是一个不可逆过程，也是体系熵增过程。对于气体和液体，物质的传递除扩散外还可通过对流等方式进行。在固体中扩散是物质传递的唯一方式。扩散的本质是质点的无规则运动。材料科学基础06-固体中的扩散化学位梯度、浓度梯度正扩散（顺扩散）：高浓度→低浓度负扩散（逆扩散）：低浓度→高浓度扩散推动力例：（1）玻璃分相（2）晶界内吸附（3）固溶体内某些元素的偏聚材料科学基础06-固体中的扩散扩散的基本特点不同物态下质点的迁移方式气（液）体中：对流、扩散固体中：扩散固体中原子的迁移方式大量原子集体协同运动：滑移、马氏体相变无规则热运动：包括热振动和跳跃迁移材料科学基础06-固体中的扩散图1扩散质点的无规则行走轨迹材料科学基础06-固体中的扩散质点间相互作用强，需要克服一定的势垒；扩散开始温度较高，一般在熔点以下即开始扩散；质点的迁移方向和大小受到限制，与晶格常数有关；扩散较气、液缓慢。固体中扩散的特点：材料科学基础06-固体中的扩散液体的扩散示意图材料科学基础06-固体中的扩散固体扩散示意图材料科学基础06-固体中的扩散1

概述

1扩散的现象与本质

（1）扩散：热激活的原子通过自身的热振动克服束缚而迁移它处的过程。（2）现象：柯肯达尔效应（kirkendalleffect）

。（3）本质：原子无序跃迁的统计结果。（不是原子的定向移动）。材料科学基础06-固体中的扩散在两种原子尺寸的差异不是Mo丝移动的主要原因，这只能是在退火时，因Cu，Zn两种原子的扩散速率不同，导致了由黄铜中扩散出的Zn的通量大于铜原子扩散进入的通量。这种不等量扩散导致Mo丝移动的现象称为KirkendallEffect（柯肯达尔效应）。材料科学基础06-固体中的扩散扩散的条件温度（T）要足够高。只有T足够高，才能使原子具有足够的激活能，足以克服周围原子的束缚而发生迁移。如Fe原子在500℃以上才能有效扩散，而C原子在100℃以上才能在Fe中扩散.时间(t)要足够长。扩散原子在晶格中每一次最多迁移0.3～0.5nm的距离，要扩散1㎜的距离，必须迁移近亿次。扩散原子要能固溶。扩散原子在基体金属中必须有一定的固溶度,能溶入基体组元晶格,形成固溶体,才能进行固态扩散。扩散要有驱动力。化学位梯度。实际发生的定向扩散过程都是在扩散驱动力作用下进行的.材料科学基础06-固体中的扩散扩散的分类（1）根据有无浓度变化

自扩散：原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散。(如纯金属或固溶体的晶粒长大-无浓度变化。)

互扩散：原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散。（有浓度变化）（2）根据扩散方向

下坡扩散：原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散。上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。（3）根据是否出现新相

原子扩散：扩散过程中不出现新相。

反应扩散：由之导致形成一种新相的扩散。材料科学基础06-固体中的扩散材料科学基础06-固体中的扩散AdolfFickIn1855,heintroduced“Fick’sLawofDiffusion”whichdescribedthedispersalofgasasitpassesthroughafluidmembrane.AnastigmatisminhiseyesledFicktoexploretheideaofacontactlens,whichhesuccessfullycreatedin1887.Hisotherresearchresultedinthedevelopmentofatechniquetomeasurecardiacoutput.AdolfFick’sworkservedasavitalprecursorinthestudiesofbiophysics,cardiology,criticalcaremedicine,andvision.AdolfFick,aGermanphysiologistandinventor,wasbornonAugust3rd,1829,inKassel,Germany.材料科学基础06-固体中的扩散菲克第一定律

1858年，菲克（Fick）参照了傅里叶（Fourier）于1822年建立的导热方程，获得了描述物质从高浓度区向

低浓度区迁移的定量公式。

假设有一单相固溶体，横截面积为A，浓度C不均匀，在dt时间内，沿方向通过处截面所迁移的物质的量与处的浓度梯度成正比：

材料科学基础06-固体中的扩散

图3扩散过程中溶质原子的分布材料科学基础06-固体中的扩散引入扩散通量的概念，有

（1）

上式即菲克第一定律。

式中J称为扩散通量,是单位时间内通过垂直于x轴的单位面积的原子数量，常用单位为g/(cm2.s)或mol/(cm2.s)；

D是同一时刻沿轴的浓度梯度；是比例系数，称为扩散系数。表示单位浓度梯度下的扩散通量，单位为cm2/s或m2/s。材料科学基础06-固体中的扩散图4溶质原子流动的方向与浓度降低的方向一致负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反与浓度降低的方向一致材料科学基础06-固体中的扩散对于菲克第一定律，有以下三点值得注意：

1.唯象的关系式，其中并不涉及扩散系统内部原子运动的微观过程。

2.扩散系数反映了扩散系统的特性，并不仅仅取决于某一种组元的特性。

3.不仅适用于扩散系统的任何位置，而且适用于扩散过程的任一时刻。材料科学基础06-固体中的扩散菲克第二定律

当扩散处于非稳态，即各点的浓度随时间而改变时，利用菲克第一定律式（1）不容易求出。但通常的扩散过程大都是非稳态扩散，为便于求出，还要从物质的平衡关系着手，建立第二个微分方程式。

材料科学基础06-固体中的扩散图5

扩散流通过微小体积的情况1）

一维扩散

材料科学基础06-固体中的扩散如图5所示，在扩散方向上取体积元和分别表示流入体积元及从体积元流出的扩散通量，则在Δt时间内，体积元中扩散物质的积累量为

（2）材料科学基础06-固体中的扩散如果扩散系数D与浓度无关，则式（2）可写成

（3）

一般称式（2），式（3）为菲克第二定律。

菲克第一定律和菲克第二定律的关系如图6所示图6菲克第一定律和第二定律的关系材料科学基础06-固体中的扩散在三维情况下，Fick第二定律可写成菲克(Fick)扩散第二定律以微分形式给出了浓度与位置、时间的关系。针对不同的扩散问题．通过对上述微分方程求解，便可得到浓度与位置、时间之间的具体函数关系。材料科学基础06-固体中的扩散稳态扩散和非稳态扩散

1）稳态扩散

稳态扩散是指在垂直扩散方向的任一平面上，单位时间内通过该平面单位面积的粒子数一定，即任一点的浓度不随时间而变化，

J=const，

2）非稳态扩散

不稳定扩散是指扩散物质在扩散介质中浓度随时间发生变化。扩散通量与位置有关。扩散方程的应用材料科学基础06-固体中的扩散

扩散方程的应用

对于扩散的实际问题，1）求出通过某一曲面（如平面、柱面、球面等）的通量J，以解决单位时间内通过该面的物质量dm/dt=AJ，2）求解浓度分布c(x,t)，以解决材料的组分及显微结构控制，为此需要分别求解菲克第一定律及菲克第二定律。材料科学基础06-固体中的扩散一维稳态扩散

氢气通过金属膜的扩散，如图所示。金属膜的厚度为，取x轴垂直于膜面。考虑金属膜两边供气与抽气同时进行，一面保持高而稳定的压力p2，另一面保持低而稳定的压力p1.扩散一定时间后，金属膜中建立起稳定的浓度分布。氢气的扩散包括氢气吸附于金属膜表面，氢分子分解为原子、离子，以及氢离子在金属膜的扩散等过程。氢对金属膜的一维稳态扩散材料科学基础06-固体中的扩散达到稳态扩散的边界条件：

C|x=0=C2；C|x=t=C1

C1,C2可由

H2H+H的平衡常数K确定S为Sievert定律常数（当压力p=1MPa时金属表面的溶解浓度）。上式表明金属表面气体的溶解浓度与压力的平方根成正比。根据稳态扩散条件有所以积分C=ax+b材料科学基础06-固体中的扩散引入金属的透气率P，表示单位厚度金属在单位压差（单位为MPa）下、单位面积透过的气体流量

P=DS

式中D为扩散系数，S为气体在金属中的溶解度，则有

在实际中，为了减少氢气的渗漏现象，多采用球形容器、选用氢的扩散系数及溶解度较小的金属、以及尽量增加容器壁厚等。材料科学基础06-固体中的扩散例1：设BCCFe薄板加热到1000K，板的一侧与CO/CO2混合气体接触使在表面碳的浓度保持0.2%（质量分数）。另一侧与氧化气氛接触，使碳的浓度维持为0%C。计算每秒钟每平方厘米面积传输到后面表面的碳的原子数。板厚为0.1cm，BCCFe的密度约为7.9g/cm3，在1000K时扩散系数为

8.7×10-7cm2/s。解：因为浓度梯度是常数，可以直接用菲克第一定律。首先，计算以(碳原子/cm3)/cm表达的浓度梯度。在两侧表面的碳原子浓度计算如下：材料科学基础06-固体中的扩散浓度梯度是：每秒透过每平方厘米板传输的碳的原子数,即扩散流量J：结果：材料科学基础06-固体中的扩散例2：一个用来在气流中分隔氢的塑料薄膜，稳态时在膜的一侧氢的浓度为0.25mol/m3，在膜的另一侧为0.025mol/m3，膜的厚度为100mm。穿过膜的氢的流量是2.25×10-6mol/(cm2×s)，计算氢的扩散系数。解：这是稳态膜的问题，可以直接用菲克第一定律求解：材料科学基础06-固体中的扩散非稳态扩散

非稳态扩散方程的解，只能根据所讨论的初始条件和边界条件而定，过程的条件不同方程的解也不同，下面分几种情况加以讨论：

1一维无穷长物体的扩散

2.半无穷长物体的扩散

3.有限长物体的扩散

材料科学基础06-固体中的扩散图7扩散偶成分随时间的变化1.一维无限长物体的扩散问题材料科学基础06-固体中的扩散这时，

初始条件t=0时，x＞0，c=c1

x＜0，c=c2

边界条件t≧0，x=∞，c=C1

x=-∞，c=C2

满足上述初始、边界条件的解为

令（1）材料科学基础06-固体中的扩散材料科学基础06-固体中的扩散给定扩散系统，已知扩散时间，可求出浓度分布系数C（x，t）。具体方法是：查表求出扩散系数D，由D，t及确定的x，求出β，查表求出erf(β).代入上求出C（x，t）已知某一时刻C（x，t）的曲线，可求出不同浓度下的扩散系数。具体方法是：由C（x，t）计算出erf(β).查表求出β。利用计算扩散系数。材料科学基础06-固体中的扩散图8一维无穷长物体的两种特殊情况

（a）镀层的扩散、异种金属的扩散焊；

（b）真空除气、表面脱碳抛物线扩散规律材料科学基础06-固体中的扩散抛物线扩散规律x2=K(C)t

K（C）是浓度C的常数当C2=0时，镀层的扩散、异种金属的扩散焊；

当C1=0时真空除气、表面脱碳可写成C0=(C1+C2)/2材料科学基础06-固体中的扩散将工业纯铁在9270C进行渗碳处理，假定在炉内工件表面很快达到碳的饱和浓度（1.3%C），热后保持不变，同时碳原子不断向里扩散。这样，渗碳层的厚度、渗碳中的C浓度与渗碳时间的关系，可由C=C0[1-erf(β)]求得。2.半无限长物体的扩散问题

特点：在t时间内，试样表面扩散组元A的浓度Cs保持恒定，物体的长度大于4

钢件渗碳是半无限长物体扩散的典型实例。材料科学基础06-固体中的扩散初始条件：t=0，x＞0，c=c0

边界条件：t≧0，x=∞，C=0；

x=0，Cs=1.3

9270C时碳在铁中的扩散系数D=1.510-7cm2/s

所以：

渗碳10h（36000s）后渗透层中碳的分布：C=1.3[1-erf(6.8x)]材料科学基础06-固体中的扩散3.有限长物体的扩散

有限长是指尺度<扩散区的尺度4Dt，因而扩散的范围遍及整个物体。

有限长物体中的扩散示意图（a)原始试样，(b)扩散时间后材料科学基础06-固体中的扩散满足初始和边界条件的解为C随时间延长以指数关系衰减，很快收敛。粗略估计三角级数第一项和第三项的极大值的比值R：R=3exp（8π2Dt/l2）当l<4Dt,即t》l2/16D时，R≈150.只取第一项作为C(x,t)的近似解，各点的计算误差不大于1%。材料科学基础06-固体中的扩散材料科学基础06-固体中的扩散扩散的机制间隙机制空位机制交换（换位）机制晶界扩散和表面扩散位错扩散材料科学基础06-固体中的扩散间隙机制间隙－间隙；在间隙固溶体中溶质原子的扩散是从一个间隙位置跳到近邻的另一间隙位置，发生间隙扩散。平衡位置－间隙－间隙：较困难；间隙－篡位－结点位置。

跳动时必须把阵点上相邻位置处的原子挤开，晶格发生局部瞬时畸变，畸变能是溶质原子发生间隙扩散必须克服的能量势垒。如,H,N,O,C等原子在金属中的扩散机制。间隙机制自间隙机制材料科学基础06-固体中的扩散

空位机制

在置换固溶体中，一个处于阵点上的原子通过与空位交换位置而迁移，又叫做空位扩散方式：原子跃迁到与之相邻的空位；条件：原子近旁存在空位。

纯金属中的自扩散机制材料科学基础06-固体中的扩散换位机制

直接换位环形换位扩散需要两个或两个以上的原子协同跳动，所需能量较高。结果是垂直于扩散方向平面的净通量等于0.

材料科学基础06-固体中的扩散材料科学基础06-固体中的扩散晶界扩散和表面扩散晶体内扩散Dl<晶界扩散Db<表面扩散Ds材料科学基础06-固体中的扩散材料科学基础06-固体中的扩散在以上各种扩散中，

1.易位扩散所需的活化能最大。

2.由于处于晶格位置的粒子势能最低，在间隙位置和空位处势能较高：故空位扩散所需活化能最小．因而空位扩散是最常见的扩散机理，其次是间隙扩散和准间隙扩散。材料科学基础06-固体中的扩散第三节扩散系数无序扩散系数和自扩散系数空位扩散系数和间隙扩散系数本征扩散与非本征扩散非化学计量氧化物中的扩散自扩散与相关系数材料科学基础06-固体中的扩散

一、无序扩散系数和自扩散系数

扩散是由于热运动引起的物质粒子传递迁移的过程。对于晶体来说，这就是原子或缺陷从一个平衡位置到另一个平衡位置跃迁的过程，而且是许多原子进行无数次跃迁的结果。

无序扩散是在假定系统中不存在定向推动力的条件下进行的，即离子不是沿一定趋向跃迁，而是一种无规则的扩散过程。材料科学基础06-固体中的扩散扩散质点的无规则运动材料科学基础06-固体中的扩散图10存在有dc/dx浓度梯度的介质中，粒子通过参考平面相互反向扩散的数目示意图

RnRn平均浓度平均浓度C

参考平面ⅠⅡ现在进一步讨论这种无序跃迁和扩散系数之间的关系。

如图10所示。材料科学基础06-固体中的扩散故自Ⅱ区反向通过参考平面跃迁的粒子数。

故单位时间，单位截面积上的净扩散粒子数为

与菲克第一定律比较，则扩散系数Dr为

Dr=nS2/6t（3）

式中:(n/t)是单位时间内原子的跃迁次数，S叫做跃迁距离材料科学基础06-固体中的扩散自扩散

所谓自扩散是指原子(或离子)以热振动为推动力通过由该种原子或离子所构成的晶体，向着特定方向所进行的迁移过程。与自扩散效应相对应的扩散系数叫自扩散系数(self—diffusioncoefficient)。为了测定自扩散系数，可用放射性同位素作示踪原子。

建立在无规行走(RandomWalk)模型基础上的空位扩散和间隙扩散均是假定晶体内各原子的跃迁是完全独立的、自由的和无规则的。但是，示踪原子的自扩散情况就不是这样。材料科学基础06-固体中的扩散图14

示踪原子跃迁结果与相关系数示意图材料科学基础06-固体中的扩散

因此，在考虑沿特定方向原于的扩散时，上述反向跃迁所造成的结果是：示踪原子自扩散系数(D*)小于无序扩散系数(Dr)，或者说示踪原子的自扩散系数只相当于无序扩散系数的一个分数。

D*=fDr

式中的系数(f)叫相关系数或相关因数(correlationfactor)，它是由晶体结构和扩散机理所决定的小于1的常数，有关空位扩散机理的相关系数示于表2。材料科学基础06-固体中的扩散表2

由空位机理产生的对示踪原子的相关系数

材料科学基础06-固体中的扩散二、空位扩散系数和间隙扩散系数

一般晶体中的空位扩散和间隙扩散是符合这种条件的。

所谓空位扩散是指晶体中的空位路迁入邻近原子，而原子反向迁入空位；间隙扩散则是指晶体内的填隙原于或离子沿晶格间隙的迁移过程。材料科学基础06-固体中的扩散在空位扩散机理中，只有当邻近的结点上有空位时，质点才能够跃迁。所以单位时间内空位的跃迁次数(n/t)与晶体内的空位浓度或缺陷浓度(Nν)、质点跃迁到邻近空位的跃迁频率(ν)以及与可供空位跃迁的结点数(A)有关，即：

n/t=ANνν

这样，D可表示为：

D=1/6AS2Nνν

材料科学基础06-固体中的扩散同时考虑到ΔG=ΔH－TΔS的热力学关系，则在给定温度下，单位时间内晶体中每一个质点成功地跳越势垒(ΔGm)的次数可用绝对反应速度理论求得：

材料科学基础06-固体中的扩散上式中νo为原子在晶格平衡位置上的振动频率，ΔGm、ΔSm、ΔHm分别为原子从平衡状态到活化状态的自由能、熵和焓的变化。

（7）

式中α为新引进的系数，α=（1/6）AS2，它因晶体结构的不同而不同，故常称为几何因子。例如对于立方体心结构A=8，S=a材料科学基础06-固体中的扩散对于立方面心格子，A=12，s=／2·a0，则

在间隙扩散机理中，由于晶体中间隙原子浓度往往很小，所以实际上间隙原子所有邻近间隙位置都是空的。因此，可供间隙原子跃迁的位置几率可近似地看成为1。这样，可导出间隙机构的扩散系数(Di)为：

材料科学基础06-固体中的扩散比较两式可以看出，它们均具有相同的形式；为方便起见，习惯上将各种晶体结构中空位或间隙扩散系数统一于如下表达式：

其中Do称为频率因子，Q称为扩散活化能。材料科学基础06-固体中的扩散三、本征扩散与非本征扩散

在离子晶体中，点缺陷主要来自两个方面：

1)本征点缺陷

由这类点缺陷引起的扩散叫本征扩散。

2)掺杂点缺陷，由于掺入价数与溶剂不同的杂质原于，在晶体中产生点缺陷，例如在KCl晶体中掺入CaCl2，则将发生如下取代关系：

材料科学基础06-固体中的扩散从而产生阳离子空位。由这类缺陷引起的扩散为非本征扩散。这样存在于体系中的空位浓度(Nν)就包含有由温度所决定的本征缺陷浓度(Nν’)和由杂质浓度所决定的非本征缺陷浓度(NI)两个部分,

Nν=Nν’+NI

得：

材料科学基础06-固体中的扩散当温度足够低时，由温度所决定的本征缺陷浓度(Nν’)大大降低，它与杂质缺陷浓度(NI)相比，可以近似忽略不计，从而有：

其中

此时的扩散系数叫非本征扩散系数。

材料科学基础06-固体中的扩散

如果按照式中所表示的扩散系数与温度的关系，两边取自然对数，可得lnD＝-Q／RT+lnD0。

用1nD与1／T作图，实验测定表明，在NaCl晶体的扩散系数与温度的关系图上出现有弯曲或转折现象(见图11)

这便是由于两种扩散的活化能差异所致，这种弯曲或转折相当于从受杂质控制的非本征扩散向本征扩散的变化。在高温区活化能大的应为本征扩散，在低温区的活化能较小的应为非本征扩散。材料科学基础06-固体中的扩散T(℃)

70060050040035010-910-1110-13103/T(K-1)

1.001.201.401.60图11微量CdCl2掺杂的NaCl单晶中Na＋的自扩散系数与温度的关系材料科学基础06-固体中的扩散Patterson等人测定了NaCl单晶中Na+离子和C1-离子的本征与非本征扩散系数以及由此实测值计算出的扩散活化能。

表1NaCl单晶中自扩散活化能

材料科学基础06-固体中的扩散

四、非化学计量氧化物中的扩散

除掺杂点缺陷引起非本征扩散外，非本征扩散也发生于一些非化学计量氧化物晶体材料中在这类氧化物中，典型的非化学计量空位形成方式可分成如下两种类型：

1.金属离子空位型

2.氧离子空位型

材料科学基础06-固体中的扩散1.

金属离子空位型

造成这种非化学计量空位的原因往往是环境中氧分压升高迫使部分Fe2+、Ni2+、Mn2+等二价过渡金属离子变成三价金属离子，如：

当缺陷反应平衡时，平衡常数Kp由反应自由焓ΔG0控制。材料科学基础06-固体中的扩散考虑平衡时[MM]=2[VM’’]，因此非化学计量空位浓度[VM’’]:

将[VM’’]的表达代入式中的空位浓度项，则得非化学计量空位对金属离子空位扩散系数的贡献：

显然，若温度不变，根据式用1nDM与lnPO2作图所得直线斜率为1／6，若氧分压PO2不变，lnD~1／T图直线斜率负值为(ΔHM+ΔHO/3)／RO。材料科学基础06-固体中的扩散图12为实验测得氧分压与CoO中钴离子空位扩散系数的关系图。其直线斜率为1／6。说明理论分析与实验结果是一致的。即Co2+的空位扩散系数与氧分压的1／6次方成正比。

图12Co2+的扩散系数与氧分压的关系材料科学基础06-固体中的扩散2．氧离子空位型

以ZrO2-x为例，高温氧分压的降低将导致如下缺陷反应发生:

反应平衡常数：

材料科学基础06-固体中的扩散考虑到平衡时[e’]=2[Vo’’]，故：

于是非化学计量空位对氧离子的空位扩散系数贡献为：

材料科学基础06-固体中的扩散

倘若在非化学计量化合物中同时考虑本征缺陷空位、杂质缺陷空位以及由于气氛改变所引起的非化学计量空位对扩散系数的贡献，其lnD～1／T图由含两个折点的直线段构成。高温段与低温段分别为本征空位和杂质空位所控制，而中段则为非化学计量空位所控制，图13示意地给出了这一关系。

材料科学基础06-固体中的扩散logDlogPO261图13在缺氧的氧化物中，扩散与氧分压、温度的关系材料科学基础06-固体中的扩散第四节影响扩散系数的因素外在因素温度杂质（第三组元）固溶体的类型内在因素扩散物质性质扩散介质结构位错、晶界和表面晶体结构材料科学基础06-固体中的扩散

扩散系数对温度是非常敏感是。在固相线附近对于置换型固溶体D=10-8~10-9cm2/s，间隙型固溶体D=10-5~10-6cm2/s；而在室温时分别为10-20~10-50cm2/s，10-10~10-30cm2/s.因此实际扩散过程，特别是置换型固溶体的扩散过程只能在高温下进行，在室温下很难进行。温度的影响材料科学基础06-固体中的扩散600℃~900℃下处理5小时后Nb/Ti结合面附近的SEM形貌材料科学基础06-固体中的扩散图16

扩散系数与温度的关系材料科学基础06-固体中的扩散

图16给出了一些常见氧化物中参与构成氧化物的阳离子或阴离子的扩散系数随温度的变化关系。

对于大多数实用晶体材料，由于其或多或少地含有一定量的杂质以及具有一定的热历史，因而温度对其扩散系数的影响往往不