理化学过程与其有关,因此,扩散成为材料科学的主 要内容之一。
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。 造成浓度均匀化 上坡扩散:原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散。 造成浓度差异
t3 t2 t1 C2
限 长
不同时刻
问
边 界 条 件 : t≥0 时 ,
扩散元素
题
浓度分布曲线
及
x=∞,C=C1,
t1< t2< t3
其 解
C1
x=-∞, C=C2
0
x
令 则
,x 代入
Dt c dc
c D 2 c
t
x 2
x dc
t dt 2 Dt3/2 d
c x
ddcxddc
1 Dt
2c ;;;;;;x2
(3) Fick第二定律的解
非稳态扩散方程是偏微分方程,解的形 式与边界条件、初始条件等有关。 一般需要数值求解; 但是,在边界条件、初始条件较简单时, 可以求出解析解。
误差函数解
设扩散系数D是常数;
初始条件:t=0时,
C 2>C 1的 扩 散 偶
A
C2
C1
B
x>0,C=C1,
扩散方向
一
维
C
无
x<0, C=C2
均匀化退火
C
若要将浓度起伏降低 C max
到原来的1/100,
C m ean
即