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1、扩散 讨论题,1、说明 等参数的物理意义。 2、什么是上坡扩散？如何从热力学的基本原理解释为什 么会发生上坡扩散？引入热力学因子后,如何解释上坡 扩散？ 3、空位扩散的扩散系数和间隙固溶体中的间隙原子扩散系数是否等同？为什么？ 4、置换固溶体中原子扩散的速率通常远小于空位扩散 的速率，为什么？,5、什么是渗碳处理，其意义是什么？ 6、C在-Fe中的扩散系数比在-Fe中大，为什么渗碳处理通常却选择在-Fe的温度范围? 7、渗碳层的深度如何定义？它和什么有关？有怎么样的关系？扩散常数和激活能相同时，渗碳处理的温度和所需的时间有怎样的关系？,8、什么是Kerkendall效应? 描述发生的现象,并说
2、明其物理意义。 9、在A、B两组元组成的置换固溶体扩散过程中，空位流的方向应与A、B中的哪个原子流的方向一致？点阵平面迁移的方向与什么有关？ 10、联系实际，举例说明哪些生产实际应用了扩散的理论。,1.说明 等参数的物理意义,2、什么是上坡扩散？如何从热力学的基本原理解释为什么会发生上坡扩散？引入热力学因子后,如何解释上坡扩散？,答：原子从低浓度向高浓度扩散称之为上坡扩散。,扩散的真正驱动力不是浓度梯度而是化学势梯度。,扩散驱动力与化学势降低的方向一致,发生上坡扩散的二元系，自由能成分曲线上均有上凸的部分。在曲线的拐点内所对应的成分区域内，发生上坡扩散，会导致系统自由能的下降。,下坡扩散形成浓
3、度均匀的单相固溶体；上坡扩散使浓度均匀的固溶体分解为浓度不同的两相混合物。,热力学因子,3.空位扩散的扩散系数和间隙固溶体中的间隙原子扩散系数是否等同？为什么？,答: 不等同,4.置换固溶体中原子扩散的速率通常远小于空位扩散的速率，为什么？,答:原子周围可跃迁的位置数Z不同。 原子周围的配位数和空位的密度不同。,即原子周围可跃迁的空位数量低于空位周围可跃迁的原子数量。,答:渗碳(carburization)处理：为增加钢件表层的含碳量和形成一定的碳浓度梯度，将钢件在渗碳介质中加热并保温使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。,分解,吸附,扩散,使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，
4、使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。,5、什么是渗碳处理，其意义是什么？,6. C在-Fe中的扩散系数比在-Fe中大，为什么渗碳处理通常却选择在-Fe的温度范围?,答:主要从扩散的影响因素考虑,溶解度 不同晶体结构中对合金元素的溶解度不同，-Fe中C的溶解度远大于-Fe，因此扩散时的浓度梯度不同，同时温度较高加速了C的扩散，因此渗碳一般在相区进行。,温度 温度提高，扩散原子获得能量超过能垒的几率大，,7、渗碳层的深度如何定义？它和什么有关？有怎么样的关系？扩散常数和激活能相同时，渗碳处理的温度和所需的时间有怎样的关系？,如果忽略C0，则渗碳层深度即为
5、碳浓度为表面碳浓度二分之一处与表面的距离。,渗碳层深度与扩散系数和时间有关。,扩散常数和激活能相同时，要达到相同的渗碳层深度,8、什么是Kerkendall效应? 描述发生的现象,并说明其物理意义。,在纯铜和黄铜中嵌入钼丝，退火后钼丝会迁移。 证实了置换固溶体中置换型原子的互扩散过程,9. 在A、B两组元组成的置换固溶体扩散过程中，空位流的方向应与A、B中的哪个原子流的方向一致？点阵平面迁移的方向与什么有关？,答：空位流应与扩散系数小的组元的原子流一致。 如：DADB，则空位流的方向与B原子流的方向一致。,点阵平面迁移的方向与空位流的方向一致。,JA=-JVA, JB=-JVB. DADB, J AJB， JVAJVB JV=JVA-JVB, 方向应与JVA一致， 即与JA相反，与JB一致。,10、联系实际，举例说明哪些生产实际应用了扩散的理论。,防氧化：刷油漆、镀锌,渗碳：,均匀化退火：,制作半导体：,
