D-Do exp Go x(C) 600500400350 T+In D 0 1nD-1/T1 NaC晶 体的扩散别 见有弯曲 或转折现翕 试作出HRi 折? 这便是由 作致,弯 曲或转折 征扩散 1.001.201.401.60 向本低抗款的系一温皮曲线 2021/2/10 杨为中材料物理化学
2021/2/10 杨为中 材 料 物 理 化 学 11 ◼ 1nD-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 ◼ 试作出lnD-1/T图，为什么曲线有转折？ ◼ 这便是由于两种扩散的活化能差异所致，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 0 exp( ) Q D D RT = − 可得lnD＝-Q／RT+ln D0 T(℃) 700 600 500 400 350 10-9 10-11 10-13 103 /T(K-1 ) 1.00 1.20 1.40 1.60 实测掺Ca2＋ NaCl的扩散系数－温度曲线
10 高温区 受控于本 征扩散 低温区 受控于杂 质扩散 10 0.8 1.2 1.6 在高温区活化能大 10/K1在低温区的活化能较小 的应为本征扩散 的应为非本征扩散。 护Ca2+NaC的扩做系教一温度曲 2021/2/10 杨为中材料物理化学
2021/2/10 杨为中 材 料 物 理 化 学 12 10－11 10－13 10－15 10－17 D/m2·s - 1 103 /T /K-1 0.8 1.2 1.6 掺Ca2＋ NaCl的扩散系数－温度曲线 高温区 低温区 受控于本 征扩散 受控于杂 质扩散 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
●Ca2+按面心立方密堆积,F一填充全部四面 体空隙P=1;F-构成立方体晶胞,共棱 连接一半立方体空隙未填充 十十 a F CaF 未填口未填 2021/2/10 杨为中材料物理化学
2021/2/10 杨为中 材 料 物 理 化 学 13 ◼ 无机材料中的扩散 ◼ （离子晶体、共价晶体） ◼ 主要机制：空位机制 ◼ 个别：开放结构（空隙大而多），阴离子扩 散按间隙机制（如CaF2、UO2） ◼ 【回顾】萤石型结构特征？
扩散影响因素:本征、掺杂点缺陷 注意:非常纯的化学计量氧化物中,相 应于本征扩散激活能高,只有在很高 度下,本征点缺陷才引起显著扩散 故,少量掺杂有利于在中等温度加速材 料的扩散,促进烧结、固相反应等 2021/2/10 杨为中材料物理化学
2021/2/10 杨为中 材 料 物 理 化 学 14 ◼ 扩散影响因素：本征、掺杂点缺陷 ◼ 注意：非常纯的化学计量氧化物中，相 应于本征扩散激活能高，只有在很高温 度下，本征点缺陷才引起显著扩散 ◼ 故，少量掺杂有利于在中等温度加速材 料的扩散，促进烧结、固相反应等
非化学计量氧化物中的扩散 本征缺陷、掺杂缺陷、非化学计量缺陷 特别是过渡金属元素氯化物中的扩散 n非化学计量氧化物中,易变价的金属离 子价态因环境气氛而变化,引起结构中 出现阳(阴)离子空位,空位空度受控 于环境气氛变化 扩散系数明显依赖于气氛变化 2021/2/10 杨为中材料物理化学
2021/2/10 杨为中 材 料 物 理 化 学 15 ◼ 非化学计量氧化物中的扩散 本征缺陷、掺杂缺陷、非化学计量缺陷 ◼ 特别是过渡金属元素氧化物中的扩散 ◼ 非化学计量氧化物中，易变价的金属离 子价态因环境气氛而变化，引起结构中 出现阳（阴）离子空位，空位空度受控 于环境气氛变化 ◼ 扩散系数明显依赖于气氛变化