发布时间 : 星期二 文章上海交大考研材料科学基础总结 - 图文更新完毕开始阅读23c98e22bcd126fff7050b43
这种由于Cu、Zn不同的扩散速率导 致钼丝移动的现象叫柯肯达尔效应。 相同的现象也出现在
Ag-Au，Ag-Cu，Au-Ni ，Cu-Al等扩散偶中。
4.1.5扩散系数D与浓度相关时的求解
俣野面：扩散偶中通过它的两组元的反向通量相等(通量等，方向反，净通零)
4.2 扩散的热力学分析
?ln?i?lnriD?kTBi?kTBi(1?)?lnxi?lnxiD?kTBi4.3 扩散的原子理论
4.3.1扩散机制
1.交换机制 2.间隙机制 3.空位机制
4.晶界扩散及表面扩散
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4.3.2 原子跳跃和扩散系数
2
对于间隙型扩散
D?Dexp(??U)?Dexp(?Q)00 kTkT对于置换扩散或自扩散,扩散机制是空位机制,因此还需考虑空位的形成能。
??UV??U
D?D0exp() kT
由此可知：置换扩散除需要原子迁移能外，还比间隙扩散增加了一项空位形成能。
阿累尼乌斯方程：
0
D?Pd?Q??U?QD?Dexp()RT4.4 扩散激活能
通过对阿累尼乌斯方程两边求导，有
QlnD?lnD0?
RT
一般认为D0与Q和温度T无关，因此 lnD与1/T呈线性关系，通过对lnD与1/T 作图如图所示，则图中直线斜率即为－Q/R。
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4.5 无规行走与扩散距离
原子的平均迁移值（扩散距离）还与跳跃次数n的平方根成正比：
n??tRn2?nt
4.6影响扩散的因素
1.温度
温度是影响扩散速率的主要因素，温度越高，原子热激活能越大，扩散系数越大。 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。
间隙固溶体中溶质原子的扩散速度要高于置换固溶体中的溶质原子。 3. 晶体结构 晶体结构对扩散的主要体现以下几方面：
溶质在致密度低的晶体中的扩散速率大于致密度高的晶体； 固溶体溶解度大，有利于促进扩散；
晶体的对称性越低，扩散各向异性越显著。 4. 晶体缺陷 晶界、表面和位错等晶体缺陷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，易于跃迁，故扩散激活能较小。 5. 化学成分 不同金属的自扩散激活能与熔点、熔化潜热、体积膨胀或压缩系数相关，熔点高的金属自扩散激活能大。
扩散系数与溶质的浓度有关。
第三组元可能提高也可能降低二元合金原子扩散速度，或者几乎无作用，特别应注意第三组元引起的上坡扩散，如下图所示： 6.应力的作用
4.7 反应扩散
反应扩散：通过扩散形成新相的现象。
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4.8 离子晶体中的扩散
离子扩散只能依靠空位来进行，而且空位的分布也有其特殊性。由于分开一对异类离子将使静电能大大增加，为了保持局部电荷平衡，需要同时形成不同电荷的两种缺陷：肖脱基型空位和弗兰克尔型空位。
肖脱基型空位 ——等量阳离子和阴离子空位的无序分布。
弗兰克尔型空位——形成阳离子空位或阴离子空位的电荷将由形成间隙阳离子或间隙阴离子来补偿，这种无序态的缺陷组合被称为弗兰克尔型空位。
4.9 高分子的分子运动
※高分子的聚合方法
高分子是一种以共价键连接大量重复结构单元所形成的长链结构为基础的化合物。
高分子是由分子链组成的。分子链中的原子之间、链节之间的相互作用是强的共价键结合。这种结合力为分子链的主价力，它的大小取决于链的化学组成。分子链之间的相互作用是弱的范德华力和氢键。这类结合力为次价力，约为主价力的1％～10％。但因为分子链特别长，故总的次价力常常超过主价力。 4.9.1 分子链运动的起因及其柔顺性
1.单键内旋导致分子在空间中的不同形态——构象；
??2.单键内旋越自由，高分子链可动性（柔顺性）越好；
lp?lexp()3.“链段”是高分子独立运动的基本单元； kt4.链段的长度（lp)可以表征高分子链的柔顺性。
高分子的分子运动大致可分为大尺寸单元和小尺寸单元两种。前者是指整个高分子链，后者是指链段或链段以下的小运动单元。
4.9.3 分子的运动方式及其结构影响因素
单键内旋转或链段的柔顺性取决于高分子的结构和其所处的环境（温度、压力、介质等）。
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