扩散影响因素ppt课件.ppt

金属固态相变扩散的影响因素,概念：,扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移 直到均匀分布的现象，速率与物质的浓度梯度成正比。扩散是由于分子热运动而产生的质量迁移现象，主要是由于密度差引起的。分子热运动目前认为在绝对零度以下不会发生。扩散现象等大量事实表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。,影响扩散的因素,1、温度温度是影响扩散速率的最主要因素,温度越高，原子热激活能量越大，越容易发生迁移，扩散系数也越大。,例:,例如,将红墨水滴入同体积的冷水和热水中，则会明显的看到热水中的扩散速度大于冷水。,2、成份的影响,组元特性 不同的的金属的扩散激活能与其点阵的原子间结合力有关，因而与表征原子间结合力的宏观参量，如熔点，溶化潜热，体积膨胀或压缩系数相关，熔点高的金属的自扩散活能必然大 扩散激活能原子间接合力：微观宏观参量 固溶体，A加入B 熔点下降，D升高 熔点升高，D下降,组员浓度 扩散系数是浓度的函数，浓度增大时,D增大或减少 增大：Ni Mn C 在-Fe中 减少：Ni在Au-Ni中 第三组元的影响 对-Fe，促进扩散元素：Co 阻碍扩散元素：Mo W,3、固溶体类型,固溶体类型 间隙扩散一般激活能小，更快扩散 置换型固溶体扩散要慢得多例： 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的多，因此钢件表面热处理在获得同样渗层浓度是，渗C，N比渗Cr，Al等金属的周期短。,4、晶体结构,晶体结构 有些金属存在同素异构转变，当它们的晶体结构改变后，扩散系数也随之发生较大的变化 例 -Fe的自扩散系数大约是-Fe的240倍（912 ） Ni在-Fe中的扩散系数是-Fe的1400倍（900 ） 主要原因：体心立方结构间隙大，原子较易迁移 各相异性，最密排面扩散系数小,5、晶体缺陷,多晶材料中扩散物质通常以晶内扩散，晶界扩散和表面扩散。以QL,QS,QB 分别表示晶内、表面、晶界扩散激活能，以DL,DS和DB分别表示晶内、表面、晶界的扩散系数， 则：QLQSQB,所以DSDBD如图：,Ag的自扩散系数D与1/T的关系,单晶体的扩散系数表征了晶内扩散系数，而多晶体的扩散系数是晶内扩散和晶界扩散共同作用的表象扩散系数。,总之，晶界、表面和位错等对扩散起着快速通道的作用，这是由于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，故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。,6、应力的作用,（1）如果合金内部存在着应力梯度，应力就会提供原子扩散的驱动力，那么，即使溶质分布是均匀的，也可能出现化学扩散现象；（2）如果在合金外部施加应力，使合金中产生弹性应力梯度，这样也会促进原子向晶体点阵伸长部分迁移，产生扩散现象.,