下载文档原格式
物质的迁移一般是通过对流和扩散两种方式进行，在气体和液体中物质的迁移形式包括对流和扩散两种。
而在固体中不发生对流，扩散是唯一的方式，其原子或分子由于热运动从一个位置不断迁移到另一个位置。
简而言之，扩散就是物质中原子的微观热运动所引起的宏观迁移的现象。
下面学姐就给大家详细讲解几类扩散机制。
一、分类扩散这个概念分为很多类型的扩散机制，通过对各类扩散进行分类，这样可以清楚的认识到不同扩散类型的区别，更加方便区分和记忆。
（一）根据扩散是否为稳态可分为：扩散第一定律：单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面面积的扩散通量J与该截面处的质量浓度梯度呈正比，扩散方向与浓度梯度方向相反。
同时也叫菲克第一定律，描述了一种稳态的扩散，即质量浓度不随时间而变化，公式如下：扩散第二定律：由菲克第一定律导出的非稳态情况，扩散过程中，扩散物质浓度随时间的变化而变化。
沿扩散方向上扩散物质浓度梯度随扩散距离的变化率成正比，其描述的扩散过程为非稳态扩散，基本公式如下，在求解时还需要知晓初始条件以及边界条件：（二）根据是否改变组元的浓度分布可分为：自扩散:原子经由自己元素的晶体点阵而迁移的扩散，不改变浓度分布，多发生在纯金属或均匀合金中。
互扩散:原子通过进入对方元素晶体点阵而导致的扩散，会导致浓度分布趋于均匀，主要发生在成分不均匀的合金中。
（三）根据浓度梯度与扩散方向的方向是否相反可分为：下坡扩散:原子由高浓度处向低浓度处进行的扩散，浓度分布趋于平均，浓度梯度与扩散方向相同。
上坡扩散:原子由低浓度处向高浓度处进行的扩散，使浓度分布差异更大，扩散方向与浓度方向相反，驱动力是化学位梯度（四）根据是否生成新相可分为：原子扩散:扩散过程中不出现新相，同时本身不发生变化。
反应扩散:在扩散过程中，由于扩散使固溶体的溶质浓度超过固溶体溶质浓度的极限，从而形成新相的过程。
（五）根据扩散的路径的不同可分为：体扩散：原子在晶格内扩散。
晶界扩散：沿晶粒边界扩散。
影响固态扩散的因素
影响固态扩散的因素主要包括以下几个方面：
1. 温度：温度是影响固态扩散速率的最重要因素，随着温度的升高，原子或分子的扩散速率将增加。
2. 材料性质：材料的晶体结构、化学成分和晶界等因素都会影响固态扩散。
晶体结构的稳定性和缺陷密度越高，扩散速率可能越大。
材料的化学成分中有利于扩散的元素浓度越高，扩散速率可能越大。
晶界是扩散的有效通道，晶界密度和晶界角度也会影响扩散速率。
3. 扩散物质：不同的扩散物质具有不同的扩散速率。
在相同的温度和材料条件下，质量小、尺寸小的物质扩散速率可能更快。
4. 应力和压力：应力和压力会影响材料的晶体缺陷和晶界运动，从而影响固态扩散速率。
5. 扩散路径：不同的扩散路径会影响扩散速率。
扩散可以发生在固态晶体内部，也可以发生在晶界和界面之间。
总之，固态扩散是一个复杂的过程，受多个因素的综合影响。
了解这些因素可以帮助我们更好地理解和控制固态扩散过程。
扩散的影响因素，超详细影响扩散的因素1、温度由扩散系数的表达式温度越高，原子的能量越大，越容易迁移，因此扩散系数越大。
两边取对数，可得显然，lnD与1/T呈直线关系。
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，越易发生迁移，扩散系数也越大。
例1：C在γ-Fe中的扩散系数，T：1200-1300KD增加了约3倍D1200=1.61*10-11m2/sD1300=4.67*10-11m2/s例2：将红墨水滴入同体积的冷水和热水中，明显观察到热水的扩散速度大于冷水。
2、成分的影响（1）组元特性①固溶体中组元的原子尺寸相差愈大，畸变能就愈大，溶质原子离开畸变位置进行扩散愈容易，则Q愈小，而D值愈大；②组元间的亲和力愈强，即电负性相差愈大，则溶质原子的扩散愈困难；③通常溶解度越小的元素扩散越容易进行；④在以一价贵金属为溶剂的合金中，若溶质元素的原子价大于溶剂，则其激活能小于基体金属的扩散激活能，并且溶质的原子序数愈大，激活能愈小。
（2）组元浓度溶质浓度对扩散系数的影响是通过Q和D0两个参数起作用的。
Q值增加，D0值也增加；而Q值减小，D0值也减小。
例3：增大Ni、Mn、C在γ-Fe中浓度，D增大；增大Ni在Au-Ni中含量，D减小。
（3）第三组元的影响合金钢中的合金元素对碳在奥氏体中扩散系数的影响比较复杂，有的促进扩散，有的阻碍扩散。
例4：对γ-Fe，促进扩散元素：Co；阻碍扩散元素：Mo、W3、晶体结构晶体结构对扩散有影响，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。
（1）结构的类型在密堆积结构中的扩散比在非密堆积结构中要慢，这个规律对溶剂、溶质、置换原子或间隙原子都适用。
在致密度较小的结构中，无论是自扩散还是合金元素的扩散都易于进行。
例5：α-Fe的自扩散系数大约是γ-Fe的240倍(912℃)；Ni在α-Fe 中的扩散系数是γ-Fe的1400倍(900℃)主要原因是体心立方结构间隙大，原子较易迁移。
关于影响金属材料固态扩散的因素与控制影响金属材料固态扩散的因素与控制摘要：由扩散第一定律可知，在浓度梯度一定时，原子扩散仅取决于扩散系数D。
对于典型的原子扩散过程，D符合Arrhenius公式，。
因此，D仅取决于D0、Q和T，凡是能改变这三个参数的因素都将影响扩散过程。
关键词：温度，因素，扩散，组元，系数一，温度由扩散系数表达式看出，温度越高，原子动能越大，扩散系数呈指数增加。
以C 在γ-Fe中扩散为例，已知D0=2.0×10-5m2/s，Q=140×103J/mol，计算出927℃和1027℃时C的扩散系数分别为1.76×10-11m2/s，5.15×10-11m2/s。
温度升高100℃，扩散系数增加三倍多。
这说明对于在高温下发生的与扩散有关的过程，温度是最重要的影响因素。
应该注意，有些材料在不同温度范围内的扩散机制可能不同，那么每种机制对应的D和Q不同，D便不同。
在这种情况下，～并不是一条直线，而是由若干条直线组成的折线。
例如，许多卤化物和氧化物等离子化合物的扩散系数在某一温度会发生突变，反映了在这一温度以上和以下受到两种不同的机制控制。
图3.15表示出Na+离子在NaCl晶体中扩散系数的实验值。
其中，高温区发生的是以点缺陷扩散为主的本征扩散，低温区发生的是以夹杂产生或控制的缺陷扩散为主的非本征扩散。
二，成分1，组元性质原子在晶体结构中跳动时必须要挣脱其周围原子对它的束缚才能实现跃迁，这就要部分地破坏原子结合键，因此扩散激活能Q和扩散系数D必然与表征原子结合键大小的宏观或者微观参量有关。
无论是在纯金属还是在合金中，原子结合键越弱，Q越小，D越大。
合金中的情况也一样。
考虑A、B组成的二元合金，若B组元的加入能使合金的熔点降低，则合金的互扩散系数增加；反之，若能使合金的熔点升高，则合金的互扩散系数减小，在微观参量上，凡是能使固溶体溶解度减小的因素，都会降低溶质原子的扩散激活能，扩散系数增大。
