材料科學基礎(chǔ)chp_4__固體中原子及分子的運動

1、第四章第四章 固體中原子及分子的運動固體中原子及分子的運動物質(zhì)中原子、分子的遷移現(xiàn)象固體中物質(zhì)傳輸?shù)奈ㄒ环绞秸抡?目目 錄錄: :4.1 4.1 擴散的宏觀擴散的宏觀規(guī)規(guī)律及其應(yīng)用律及其應(yīng)用 4.2 4.2 擴散的微觀規(guī)律擴散的微觀規(guī)律4.3 4.3 上坡擴散與反應(yīng)擴散上坡擴散與反應(yīng)擴散4.4 4.4 影響擴散的因素影響擴散的因素4.1 4.1 擴散的宏觀規(guī)律及其應(yīng)用（表象理論）擴散的宏觀規(guī)律及其應(yīng)用（表象理論） 擴散偶實例，其擴散偶實例，其加熱至高溫并長時間加熱至高溫并長時間保溫后，高濃度一端保溫后，高濃度一端必然向低濃度端方向必然向低濃度端方向遷移，沿長度方向濃遷移，沿長度方向濃度逐漸變緩

2、，最后趨度逐漸變緩，最后趨于一致。于一致。C2C1C2 C1C2C1JC x “濃度梯度是導致濃度梯度是導致 擴散的根源擴散的根源”。dxdc一、擴散第一定律一、擴散第一定律 單位時間，通過垂直于擴散方向的單位截面積單位時間，通過垂直于擴散方向的單位截面積的擴散物質(zhì)流量的擴散物質(zhì)流量J，與該截面處的濃度梯度成正比。，與該截面處的濃度梯度成正比。dxdcDJJ 擴散通量擴散通量 g/cm2sec 數(shù)目數(shù)目/cm2sec D 擴散系數(shù)擴散系數(shù) 一般隨一般隨T T和濃度變化和濃度變化 cm2/secdc/dx 體積濃度梯度體積濃度梯度 g/g/cm4 數(shù)目數(shù)目/cm4 “-”表示物質(zhì)的擴散流方向與濃

3、度梯度方向相反表示物質(zhì)的擴散流方向與濃度梯度方向相反第一定律的局限性：第一定律的局限性： 沒有體現(xiàn)擴散的真正驅(qū)動力沒有體現(xiàn)擴散的真正驅(qū)動力 化學位梯度化學位梯度 僅用濃度梯度去判定擴散方向有時是不正確的。僅用濃度梯度去判定擴散方向有時是不正確的。 如：調(diào)幅分解、上坡擴散。如：調(diào)幅分解、上坡擴散。 僅能解釋穩(wěn)態(tài)擴散問題，即擴散區(qū)內(nèi)任一點濃度僅能解釋穩(wěn)態(tài)擴散問題，即擴散區(qū)內(nèi)任一點濃度不隨時間變化。不隨時間變化。xf(x)ctc ,0 純鐵罐純鐵罐T T下下滲碳，碳原子從內(nèi)壁滲滲碳，碳原子從內(nèi)壁滲 入，從外壁流出。入，從外壁流出。 經(jīng)長時間保溫后，壁內(nèi)外各點經(jīng)長時間保溫后，壁內(nèi)外各點碳碳濃度濃度 恒

4、定，達穩(wěn)態(tài)。流入與流出壁的恒定，達穩(wěn)態(tài)。流入與流出壁的碳碳原原 子數(shù)量相等。子數(shù)量相等。 測量單位時間內(nèi)脫碳氣體中測量單位時間內(nèi)脫碳氣體中碳碳的增的增 量，可求得量，可求得J。 切開罐壁測各截面含切開罐壁測各截面含碳碳量，可得量，可得Cx 曲線，作切線求出曲線，作切線求出dc/dx。 通過第一定律可求出通過第一定律可求出C C在在FeFe中的中的D D值。值。 一般一般Cx并非直線，并非直線，dc/dx不是常數(shù)，不是常數(shù)， 所得所得D D也隨濃度變化。也隨濃度變化。擴散系數(shù)的測量例：擴散系數(shù)的測量例：dxdcC滲滲脫脫外外內(nèi)內(nèi) x滲滲C氣體氣體dxdcDJ 設(shè)：在擴散通道上截取一小體積，橫截面

5、積為設(shè)：在擴散通道上截取一小體積，橫截面積為A A，高為，高為dxdx，則微小體積為，則微小體積為AdxAdx，考慮該小體積在擴散過程中，單，考慮該小體積在擴散過程中，單位時間濃度的變化：位時間濃度的變化： 流入量流出量積存量流入量流出量積存量 流入量流入量J1 A 流出流出量量J2 AJ1 A 積存量積存量二、擴散第二定律二、擴散第二定律任務(wù)：解決實際擴散過程中，任一點濃度隨時間變化的任務(wù)：解決實際擴散過程中，任一點濃度隨時間變化的問題。問題。 即：即：),(txfc dxAJ1J2dxxJA)(AdxxJ另一方面，單位時間的積存量也可表示為：另一方面，單位時間的積存量也可表示為：dxAtc

6、tdxCA)(xJtc 將第一定律代入得：將第一定律代入得：)( xcDxtc如果擴散系數(shù)如果擴散系數(shù)D D與濃度無關(guān)，則：與濃度無關(guān)，則：22 xcDtc積存量積存量AdxxJ 擴散第二定律方程擴散第二定律方程若任一截面若任一截面J恒定，恒定，則濃度不變穩(wěn)態(tài)則濃度不變穩(wěn)態(tài)三、擴散應(yīng)用舉例三、擴散應(yīng)用舉例 第二定律適用于一般過程，針對具體的擴散問題，第二定律適用于一般過程，針對具體的擴散問題， 給出初始條件和邊界條件，解偏微分方程，可求得：給出初始條件和邊界條件，解偏微分方程，可求得： 的具體表達式。的具體表達式。),(txfc 1 1、限定源、限定源問題問題如半導體摻雜：如半導體摻雜：Si、

7、GeN型型 5 5價元素價元素P、Sb、As等等 P型型 3 3價元素價元素B、In、Al等等 摻摻雜雜硅硅 的的 摻摻 雜雜 摻雜元素摻雜元素A A沉積在基體沉積在基體B B上，上，加熱擴散，經(jīng)時間加熱擴散，經(jīng)時間t t后，后，A A原原子全部滲入子全部滲入B B中，分布曲線如中，分布曲線如圖，距表面圖，距表面x處的濃度為：處的濃度為：BAC%0 xt1t2 t1t2)4exp(),(2DtxDtMtxCM 單位面積沉積物質(zhì)量單位面積沉積物質(zhì)量例例1 1 測得測得11001100硼在硅中的擴散系數(shù)硼在硅中的擴散系數(shù)D =4D =41010 -7 -7m m2 2.s.s-1-1，硼薄膜質(zhì)量硼

8、薄膜質(zhì)量 M = 9.43 M = 9.43 1010 19 19原子原子/m/m2 2，擴散，擴散7 71010 7 7 s s后，表面（后，表面（x =0=0）硼濃度為：）硼濃度為：)(1011071041043.93197719mC2 2、恒流源問題、恒流源問題 （滲（滲C C、滲、滲N )N ) 純鐵滲純鐵滲C C，表面碳濃度由滲碳氣氛中碳勢決定為，表面碳濃度由滲碳氣氛中碳勢決定為Cs, ,且且不隨時間變化，經(jīng)不隨時間變化，經(jīng)t 時間后，距表面時間后，距表面x處的含處的含C C量為：量為：)2(1 ),(DtxerfCtxCs其中，其中，erf () 高斯函數(shù)高斯函數(shù)022)(deer

9、fCs0 xt1t2t2 t1C查表查表5-15-1可求得可求得 erf () 若滲若滲C件是低碳鋼，成分為件是低碳鋼，成分為C0，則解為：，則解為：)2()(),(0DtxerfCCCtxCss性質(zhì)：性質(zhì)：erf ()1 erf (- -) - - erf ()例例2 2：含：含C C量量0.20%0.20%的低碳鋼在的低碳鋼在927927進行氣體滲碳。假定進行氣體滲碳。假定 表面表面C C含量增加到含量增加到0.9%0.9%，試求距表面，試求距表面0.5mm0.5mm處，處，C C含含 量達量達0.4%0.4%所需的時間。已知所需的時間。已知D D927927=1.28=1.281010

10、-11 -11 m m2 2/s/s解：已知解：已知C0 、Cs、C( x, t )、x、D代入式得：代入式得：)2()(),(0DtxerfCCCtxCsshstDtxerf38.285662755.07143.0)(反查表得：反查表得：例例3 3：滲碳用鋼及滲碳條件同上，求滲碳：滲碳用鋼及滲碳條件同上，求滲碳5h5h后距表面后距表面0.5mm0.5mm處的處的C C含量。含量。解：解：已知已知Cs、C0 、x、D、t代入上式并查表得：代入上式并查表得：)2()(),(0DtxerfCCCtxCss52.05379.07 .09 .0)52.0()2 .09 .0(9 .0),(erftxC

11、 比較例比較例2 2可以看出，滲碳時間增加了一倍，可以看出，滲碳時間增加了一倍，C C含量增加含量增加并不明顯。對擴散影響并不明顯。對擴散影響明顯明顯的因素是溫度。的因素是溫度。3 3、擴散偶問題、擴散偶問題 如圖擴散偶，經(jīng)時間如圖擴散偶，經(jīng)時間t t高溫擴散后，高溫擴散后，x處的溶質(zhì)濃處的溶質(zhì)濃度為：度為：C2C1C2 C1C2C1CxJ)2(22),(2121DtxerfCCCCtxC04 4、脫、脫碳碳問題問題 )2(),(0DtxerfCtxCC0 x表面表面C0 含含碳碳量為量為C C0 0的碳鋼在空氣的碳鋼在空氣中加熱，經(jīng)時間中加熱，經(jīng)時間t t脫脫C C濃度為：濃度為：心部心部0

12、)0(erf當當 x = 05 5、均勻化處理、均勻化處理鑄件、焊接件等都發(fā)生微觀偏鑄件、焊接件等都發(fā)生微觀偏析，通常在生產(chǎn)上采用高溫長析，通常在生產(chǎn)上采用高溫長時間均勻化退火消除。晶內(nèi)偏時間均勻化退火消除。晶內(nèi)偏析可近似為正弦波形分布：析可近似為正弦波形分布：A0晶界晶界ll 晶粒直徑晶粒直徑晶粒中心晶粒中心CmaxCminCx0解第二方程得，經(jīng)時間解第二方程得，經(jīng)時間 t 高溫均勻化退火后：高溫均勻化退火后： exp 1 振幅下降：振幅下降： 初始條件初始條件lxAC2sin004exp2sin),(220 lDtlxAtxC%14exp),(220lDtCtxCDlt21167. 0均勻

13、化結(jié)束均勻化結(jié)束可求得：可求得：該式表明：該式表明：晶粒越粗大，均勻化時間以平方增加；晶粒越粗大，均勻化時間以平方增加； 相反，細化晶粒，可大大縮短均勻化時間。相反，細化晶粒，可大大縮短均勻化時間。令：令：4.2 4.2 擴散的微觀規(guī)律擴散的微觀規(guī)律一、原子躍遷與擴散系數(shù)一、原子躍遷與擴散系數(shù)1 1、激活原子的躍遷頻率、激活原子的躍遷頻率原子在擴散過程中，由一個平衡位置原子在擴散過程中，由一個平衡位置向另一個平衡位置移動。每移動一次向另一個平衡位置移動。每移動一次都要經(jīng)過一個高能區(qū)。都要經(jīng)過一個高能區(qū)。溶質(zhì)原子須具有較高的能量才能擠出溶質(zhì)原子須具有較高的能量才能擠出一條通道實現(xiàn)躍遷。一條通道實

14、現(xiàn)躍遷。具有高能的原子（具有高能的原子（ G2) ) 激活原子。激活原子。躍遷時須克服的能壘躍遷時須克服的能壘Q 激活能。激活能。2112G1G2GxQ 設(shè)晶體中溶質(zhì)原子總數(shù)設(shè)晶體中溶質(zhì)原子總數(shù)N，激活原子數(shù)，激活原子數(shù)n，)exp(RTQNn)exp(RTQNn)exp(RTQK 或者說：每個溶質(zhì)原子獲得激活能的機率為：或者說：每個溶質(zhì)原子獲得激活能的機率為： 顯然，單位時間內(nèi)，每個溶質(zhì)原子有效躍遷的頻率顯然，單位時間內(nèi)，每個溶質(zhì)原子有效躍遷的頻率 與激活機率與激活機率 成正比。成正比。Nna擴散通道擴散通道2 2、擴散系數(shù)、擴散系數(shù)D在擴散通道上，取兩個相鄰單位面積在擴散通道上，取兩個相鄰

15、單位面積的晶面的晶面、。它們分別含有。它們分別含有n1、n2個溶質(zhì)原子，其躍遷頻率為個溶質(zhì)原子，其躍遷頻率為。且假設(shè)由且假設(shè)由跳到跳到，又由，又由跳回跳回的的機率機率P 相同，在相同時間相同，在相同時間 內(nèi)，由內(nèi)，由跳到跳到的原子數(shù)為：的原子數(shù)為：1n2n溶質(zhì)原子數(shù)溶質(zhì)原子數(shù)同理：同理：tPnNd121tPnNd212td 經(jīng)經(jīng) 時間后，時間后，上溶質(zhì)原子的凈增數(shù)為：上溶質(zhì)原子的凈增數(shù)為：tdtJtPnnNNdd)(211221PnnJ)(21即：即： 擴散流量，單位時間單位面積通過的原子數(shù)。擴散流量，單位時間單位面積通過的原子數(shù)。 其中：其中：n1、n2分別為晶面分別為晶面、上的溶質(zhì)原子數(shù)，

16、上的溶質(zhì)原子數(shù)， 與體積濃度的關(guān)系為：與體積濃度的關(guān)系為： acnacn2211dxdcDJRTQDRTQPkaDdxdcRTQPkadxdcPaJdxdcanndxdcaccexpexpexp022222112另外：另外：令：令：擴散系數(shù)擴散系數(shù)則：則： 擴散第一定律擴散第一定律代入前式相減代入前式相減acnacn2211其中：其中：D0和和Q與溫度無關(guān)，只隨合金成分和結(jié)構(gòu)而異。與溫度無關(guān)，只隨合金成分和結(jié)構(gòu)而異。討論：討論：由上式可見，由上式可見，T ，擴散以指數(shù)上升，所以均勻化，擴散以指數(shù)上升，所以均勻化退火在保證合金不熔化的前提下，盡可能的提高溫度，退火在保證合金不熔化的前提下，盡可能

17、的提高溫度，以縮短生產(chǎn)周期。以縮短生產(chǎn)周期。exp0RTQDDRTQDD0lnln 將上式兩邊取對數(shù)：將上式兩邊取對數(shù)：lnDT1lnD0經(jīng)實驗可測得曲線，經(jīng)實驗可測得曲線，由此求得由此求得D0和和Q。RQ斜斜率率二、擴散機制二、擴散機制 基本觀點：原子的遷移總是按能壘較低的方式進行?；居^點：原子的遷移總是按能壘較低的方式進行。1 1、間隙機制（單獨跳動）間隙機制（單獨跳動）間隙固溶體擴散間隙固溶體擴散激活能激活能Q小，小，可按此方式進行?？砂创朔绞竭M行。 置換置換固溶體間隙擴散，所需能量過大，幾乎不可能。固溶體間隙擴散，所需能量過大，幾乎不可能。 Q = Gf + Gm Gf 間隙原子間隙

18、原子形成能形成能 Gm 躍遷躍遷激活能激活能2 2、換位機制（協(xié)同跳動）、換位機制（協(xié)同跳動） 置換置換固溶體的擴散有人認為是固溶體的擴散有人認為是協(xié)同跳動機制：協(xié)同跳動機制： 直接換位：因回旋余地太小，激活能太大，很難實現(xiàn)。直接換位：因回旋余地太小，激活能太大，很難實現(xiàn)。 環(huán)形換位：激活能較小，可解釋排列較松散的體心立環(huán)形換位：激活能較小，可解釋排列較松散的體心立 方中的方中的擴散，但不能擴散，但不能解釋柯肯達爾效應(yīng)。解釋柯肯達爾效應(yīng)?？驴线_爾效應(yīng)柯肯達爾效應(yīng) Cu-NiCu-Ni組成無限固溶體，原子組成無限固溶體，原子大小相差很小大小相差很小, ,如果按換位擴如果按換位擴散散,Cu,Cu、

19、NiNi原子分別向?qū)Ψ綌U原子分別向?qū)Ψ綌U散的通量應(yīng)該相等，散的通量應(yīng)該相等，W W絲的位絲的位置不會產(chǎn)生如此大的移動。置不會產(chǎn)生如此大的移動。 唯一的解釋是唯一的解釋是NiNi原子向左擴散原子向左擴散快，快，CuCu原子向右擴散慢，使富原子向右擴散慢，使富銅一側(cè)伸長，富鎳一側(cè)縮短。銅一側(cè)伸長，富鎳一側(cè)縮短。Nir1.28r1.24Cu柯肯達爾實驗柯肯達爾實驗更多的研究證明，各種置換互溶的擴散偶中都有更多的研究證明，各種置換互溶的擴散偶中都有類似的情況，是普遍規(guī)律，稱為類似的情況，是普遍規(guī)律，稱為柯肯達爾效應(yīng)柯肯達爾效應(yīng)。 柯肯達爾效應(yīng)給人們的啟示：置換擴散也應(yīng)該是柯肯達爾效應(yīng)給人們的啟示：置換

20、擴散也應(yīng)該是單獨跳動單獨跳動機制，它與間隙擴散的區(qū)別在于是通過機制，它與間隙擴散的區(qū)別在于是通過空位空位進行跳動，稱為進行跳動，稱為空位擴散空位擴散。3 3、空位機制、空位機制晶體中總有一定數(shù)量的空位，其數(shù)量隨溫度升高而增加。晶體中總有一定數(shù)量的空位，其數(shù)量隨溫度升高而增加。從熱力學上講，在一定溫度下從熱力學上講，在一定溫度下,空位數(shù)目具有一個平衡值?？瘴粩?shù)目具有一個平衡值。在置換固溶體中，原子擴散主要通過空位的運動來實現(xiàn)。在置換固溶體中，原子擴散主要通過空位的運動來實現(xiàn)。 Q = Gf + Gm 其中：其中： Q 置換原子擴散激活能置換原子擴散激活能 Gf 空位形成能空位形成能 Gm 空位空

21、位躍遷激活能躍遷激活能空位躍遷的激活能雖然不高，但晶體中空位數(shù)目有限，因空位躍遷的激活能雖然不高，但晶體中空位數(shù)目有限，因 而擴散通量很小，遠不及間隙擴散。而擴散通量很小，遠不及間隙擴散。結(jié)論：結(jié)論： 擴散基本方式：擴散基本方式：間隙機制間隙機制換位機制換位機制空位機制空位機制 單質(zhì)晶體擴散單質(zhì)晶體擴散間隙原子以間隙擴散為主。間隙原子以間隙擴散為主。置換原子以空位擴散為主，置換原子以空位擴散為主，松散結(jié)構(gòu)可以換位擴散。松散結(jié)構(gòu)可以換位擴散。4.34.3 上坡擴散與反應(yīng)擴散上坡擴散與反應(yīng)擴散一、上坡擴散一、上坡擴散 由第一定律可知，擴散過程中總是存在濃度梯度，由第一定律可知，擴散過程中總是存在濃

22、度梯度，擴散總是由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散。但在實際問題擴散總是由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散。但在實際問題中卻有許多擴散現(xiàn)象與此相反，原子由低濃度區(qū)向高中卻有許多擴散現(xiàn)象與此相反，原子由低濃度區(qū)向高濃度區(qū)擴散。濃度區(qū)擴散。例：例： 如圖焊合，在如圖焊合，在10501050擴散擴散1515天，再測各截面的含碳量。天，再測各截面的含碳量。結(jié)果說明結(jié)果說明C C發(fā)生了擴散。發(fā)生了擴散。 按按第一定律，沒有第一定律，沒有C C濃度梯濃度梯度是不會擴散的，但這里不度是不會擴散的，但這里不僅發(fā)生了擴散，還由低濃度僅發(fā)生了擴散，還由低濃度向高濃度方向擴散。向高濃度方向擴散。 上坡擴散上坡擴散C%0.4%擴散前擴散

23、前擴散后擴散后Fe-0.4%C-4%SiFe-0.4%C焊面焊面實驗表明：實驗表明：擴散第一定律是有局限性的。擴散第一定律是有局限性的。從熱力學分析，原子的擴散遷移現(xiàn)象，是由于體系中微從熱力學分析，原子的擴散遷移現(xiàn)象，是由于體系中微區(qū)內(nèi)化學位不同引起的，即區(qū)內(nèi)化學位不同引起的，即化學位梯度化學位梯度 。原子的遷移總是從高化學位向低化學位區(qū)域擴散，以使原子的遷移總是從高化學位向低化學位區(qū)域擴散，以使體系自由能降低。體系自由能降低。擴散的驅(qū)動力是擴散的驅(qū)動力是化學位梯度化學位梯度 ，并指向化學位降低，并指向化學位降低的方向。的方向。上例中，上例中，由于由于SiSi的存在，使的存在，使C C的化學位

24、提高了，因此的化學位提高了，因此C C原原子向無子向無SiSi區(qū)擴散。區(qū)擴散。dxd1aA1aBa2aA2aB常見的上坡擴散現(xiàn)象常見的上坡擴散現(xiàn)象1 1、調(diào)幅、調(diào)幅分解分解X0合金，以均勻合金，以均勻相存在，相存在，A A、B B組元化學位如圖。組元化學位如圖。 由于成分起伏，設(shè)相鄰微區(qū)由于成分起伏，設(shè)相鄰微區(qū)成分分別為成分分別為1 1、2 2，作圖，作圖求得相應(yīng)化學位。求得相應(yīng)化學位。aAaB1a2ax0 x1x2ABG2 2中中A A組元向組元向1 1相集中相集中1 1中中B B組元向組元向2 2相相集中集中平衡成分平衡成分12aaAA21aaBB2 2、彈性應(yīng)力作用、彈性應(yīng)力作用 彎曲固

25、溶體，上部受彎曲固溶體，上部受拉，點陣常數(shù)增大，大原拉，點陣常數(shù)增大，大原子上移至受拉區(qū)，下部受子上移至受拉區(qū)，下部受壓點陣常數(shù)變小，小原子壓點陣常數(shù)變小，小原子移向受壓區(qū)，出現(xiàn)上坡擴移向受壓區(qū)，出現(xiàn)上坡擴散。散。3 3、晶界內(nèi)吸附、晶界內(nèi)吸附 晶界處缺陷多，溶質(zhì)原子偏聚使體系能量下降，晶界處缺陷多，溶質(zhì)原子偏聚使體系能量下降，出現(xiàn)上坡擴散。出現(xiàn)上坡擴散。 4 4、電場等作用、電場等作用 離子偏聚離子偏聚 高價原子向負極擴散聚積。高價原子向負極擴散聚積。二、反應(yīng)擴散（相變擴散）二、反應(yīng)擴散（相變擴散） 當合金元素滲入金屬表面達溶解度極限當合金元素滲入金屬表面達溶解度極限時，其結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，轉(zhuǎn)

26、變成一種含合金時，其結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變成一種含合金元素量更大的新相（固溶體或化合物），出元素量更大的新相（固溶體或化合物），出現(xiàn)一個新相層，此現(xiàn)象稱為反應(yīng)擴散?，F(xiàn)一個新相層，此現(xiàn)象稱為反應(yīng)擴散。實例分析實例分析: : 純鐵試樣純鐵試樣800800滲碳滲碳 當表層當表層-Fe-Fe含含C C量達量達C C1 1時飽和，繼續(xù)滲碳將發(fā)生相變時飽和，繼續(xù)滲碳將發(fā)生相變（-Fe -Fe -Fe-Fe），以容納更多的碳。），以容納更多的碳。 相界相界/濃度分別為濃度分別為C C1 1、C C2 2平衡，各單相區(qū)內(nèi)存在濃平衡，各單相區(qū)內(nèi)存在濃度梯度，使度梯度，使擴散得以延續(xù)。擴散得以延續(xù)。表面表面心部心部

27、純鐵純鐵t1800800C1CsC2C1CsC2CxTCFeCt2 + + 滲層中出現(xiàn)濃度恒定的相（如穩(wěn)定化合物），滲層中出現(xiàn)濃度恒定的相（如穩(wěn)定化合物）， 擴散將受阻。擴散將受阻。 在二元系中進行反應(yīng)擴散，滲層中不會出現(xiàn)兩相混合在二元系中進行反應(yīng)擴散，滲層中不會出現(xiàn)兩相混合 區(qū)。區(qū)。 f = 2 2 = 0 無濃度梯度，擴散停止。無濃度梯度，擴散停止。 在三元系中進行反應(yīng)擴散，滲層中不會出現(xiàn)三相混合在三元系中進行反應(yīng)擴散，滲層中不會出現(xiàn)三相混合 區(qū)。區(qū)。 f = 3 3 = 0C6C1C2C3C4C5例：鐵在空氣爐中的氧化。例：鐵在空氣爐中的氧化。 10001000表層依次出現(xiàn)表層依次出現(xiàn)FeFe2 2O O3 3、FeFe3 3O O4 4、FeOFeO和和-Fe-Fe。 600 f.c.c） 結(jié)構(gòu)不同溶解度不同，因而造成的濃度差不同，擴散結(jié)構(gòu)不同溶解度不同，因而造成的濃度差不同，擴散速度也不同。速度也不同。 例如：例如：C C在在-Fe-Fe中的最大溶解度為中的最大溶解度為0.02180.0218，而在，而在-Fe-Fe中為中為2.112.1