4.6影响扩散的因素Temperature (°C)6005004003001500120010008001.温度10°T10-10Cina-FeCiny(S) sepeon on10D=DexZnin CuR10QFeiny-FeAlinAlInD = InD.1016kTACuinCuFeina-Fe10=18V扩散系数D与温度T呈指数关系，温度升高，扩散系数急剧增大10-0.51.01.52.0√温度，原子振动能就个，借助于能量Reciprocal temperature (1000/K)起伏而越过势垒进行迁移的原子几率。√温度1，金属内部空位浓度1，有利于扩散对于大多数实际晶体材料或多或少含有一定量杂质，温度升高还有可能改变其扩散机制及活化能，1nD～1/T关系可能出现曲线或者不同温度区间出现不同斜率的直线段
4.6 影响扩散的因素 1.温度 kT Q lnD lnD - = 0 0 exp( ) Q D D RT − = ✓扩散系数D与温度T呈指数关系，温度 升高，扩散系数急剧增大 ✓温度↑，原子振动能就 ↑，借助于能量 起伏而越过势垒进行迁移的原子几率↑。 ✓温度↑，金属内部空位浓度↑，有利于扩 散 对于大多数实际晶体材料或多或少含有一定量杂质，温度升高还有可能改变其扩散机制及 活化能，1nD～1/T关系可能出现曲线或者不同温度区间出现不同斜率的直线段
2.固溶体类型不同类型的固溶体，原子的扩散机制是不同的>间隙原子扩散激活能小于置换原子扩散激活能>小的间隙原子扩散速率大于大的间隙原子C、N等溶质原子在铁中的间隙扩散激活能比Cr、AI等溶质原子在铁中的置换扩散激活能要小得多>间隙固溶体中缺陷数多，扩散易进行>间隙固溶体中溶质原子的扩散速度高于置换固溶体中的溶质原子
2. 固溶体类型 不同类型的固溶体，原子的扩散机制是不同的 ➢ 间隙原子扩散激活能小于置换原子扩散激活能 ➢ 小的间隙原子扩散速率大于大的间隙原子 C、N等溶质原子在铁中的间隙扩散激活能比Cr、Al等溶质原子在铁中的置 换扩散激活能要小得多 ➢ 间隙固溶体中缺陷数多，扩散易进行 ➢ 间隙固溶体中溶质原子的扩散速度高于置换固溶体中的溶质原子
3.晶体结构√致密度低的晶体中的扩散速率大于致密度高的晶体912℃，α-Fe/-Fe=240，α-Fe致密度低，易形成空位√固溶体溶解度大，促进扩散形成更大的浓度梯度以及更多的空位晶体的对称性越低，扩散各向异性越显著六方系Zn：平行底面的自扩散系数大于垂直底面的，底面原子排列紧密，穿过底面困难2002252-o菱方系Bi：沿C轴的自扩散为垂直C轴方向的1/106AIIC轴C3
3. 晶体结构 ✓ 致密度低的晶体中的扩散速率大于致密度高的晶体 912℃，α-Fe/γ-Fe=240，α-Fe致密度低，易形成空位 ✓ 固溶体溶解度大，促进扩散 形成更大的浓度梯度以及更多的空位 ✓ 晶体的对称性越低，扩散各向异性越显著 六方系Zn：平行底面的自扩散系数大于垂直底面的，底面原子排列紧密，穿过底面困难 菱方系Bi ： 沿C轴的自扩散为垂直C轴方向的1/106
4.晶体缺陷/晶界、表面和位错等一扩散快速通道V晶体缺陷处点阵畸变较大，原子处于较高的能量状态，易于跳跃√各种缺陷处的扩散激活能均比晶内扩散激活能小，加快了原子的扩散DsDgD多晶材料扩散途径：扩散系数：晶体内扩散<晶界扩散<自由表面扩散Db扩散激活能：晶体内扩散>晶界扩散>自由表面扩散1.21.62.00.40.82.42.8Ag的自扩散系数Db，晶界扩散系数D。和表面扩散系数D
4. 晶体缺陷 ✓晶界、表面和位错等→扩散快速通道 ✓晶体缺陷处点阵畸变较大，原子处于较高的能量状态，易于跳跃 ✓各种缺陷处的扩散激活能均比晶内扩散激活能小，加快了原子的扩散 多晶材料扩散途径： 扩散系数：晶体内扩散 < 晶界扩散 < 自由表面扩散 扩散激活能：晶体内扩散 > 晶界扩散 > 自由表面扩散 Ag的自扩散系数Db，晶界扩散系数Dg和表面扩散系数Ds
5.化学成分√溶剂原子间键合作用越强，扩散激活能越大溶质原子跃迁引起晶格畸变，需打破部分邻近原子结合键激活能与熔点、熔化潜热、体积膨胀或压缩系数等有关√扩散系数与溶质浓度有关同成分合金中，溶质浓度高一→浓度梯度高一→利于扩散/扩散原子与溶剂原子差别（原子半径、熔点、固溶度）越大，扩散系数越大表10-4某些元素在银中的扩散系数金属InCdSbAgAuSn1.12. 84.16.67.68.61000K时的D/10-5cm2·g-1用摩尔分数表示1. 001.000.420. 190. 050.12的最大溶解度0.1440.1440.15210.15690.15820.1416哥氏半径/nm
5. 化学成分 ✓ 溶剂原子间键合作用越强，扩散激活能越大 溶质原子跃迁引起晶格畸变，需打破部分邻近原子结合键 激活能与熔点、熔化潜热、体积膨胀或压缩系数等有关 ✓ 扩散系数与溶质浓度有关 同成分合金中，溶质浓度高→ 浓度梯度高 → 利于扩散 ✓ 扩散原子与溶剂原子差别(原子半径、熔点、固溶度)越大，扩散系数越大