补充资料：扩散的微观理论

扩散的微观理论
mieroseoPie theory of diffu-S10n

扩散的微观理论mieroseopi。theory of diffu-sion从扩散原子在晶格中跃迁及假定的跃迁机制出发，推导出扩散系数的理论。根据这样的推导结果，可以说明扩散系数的实质。与实验数据比较，又可以反过来判断原子的跃迁属于哪一种机制。 扩散机制这是人们设想的扩散原子在晶格中可能的迁移方式。主要有交换机制、间隙机制和空位机制。 交换机制原子的扩散是相邻两原子直接对调位置。由于原子差不多是刚性的球体，所以这对原子交换位置时，它们近邻的原子都必须后退以让出适当的空间。对调完毕，那些原子才或多或少地恢复到原来的位置。这样的过程，势必使交换原子附近的晶格发生强烈畸变，消耗的能量很大。因此，一般来说，这种机制很难出现。但用来解释金在锗中的扩散以及Pb一Cd和Pb一Hg系统中的快扩散却是恰当的。 间隙机制间隙扩散是扩散原子在晶格间隙位置之间跃迁而导致的扩散。间隙中的原子可以是由于形成填隙式固溶体而存在，碳溶在a铁中是常见的例子。在这类情况下，溶质原子常常比溶剂原子小得多;另一类填隙原子是替代式固溶体或纯金属由于冷加工或辐照等原因，使其中某些原子离开正常位置而进入间隙所造成(即形成弗伦克尔缺陷)。 至于间隙扩散率的大小，对于填隙式固溶体来说，一方面因为它不需要形成弗伦克尔缺陷的能量，另一方面因为溶质原子半径往往比溶剂原子的小得多(’J、20%或更多)，跃迁所需能量比较小，所以扩散率比较大。而在替代式固溶体或纯金属中，不但形成弗伦克尔缺陷所需的能量很大，致使填隙原子为数不多，并且它们的半径也相对地大，跃迁比较困难，所以扩散率也小。 空位机制从热力学观点来看，在绝对温度零度以上的任何温度下，晶格中总会存在一些空位，因为它们在晶格中紊乱分布可以使嫡增加。比如氯化银在熔点附近时，空位数目约占2%。如果一个原子落在空位的旁边，它就可能跳进空位中，使这原子原来的位置变成空位，另外的邻近原子也可以占领这个新形成的空位，使空位继续运动，这就是空位机制扩散。 一个原子在跳进空位的过程中，并不引起它所经路途附近各原子产生很大的位移，因此消耗的畸变能不大，容易扩散。不过这并不是决定扩散快慢的唯一条件。比如在7铁中，铁原子跳到邻近空位所需的能量和碳原子在间隙位置之间迁移所需的能量相差不大，但碳原子的扩散却快得多，这是因为铁原子必须依靠它最邻近有空位时才能迁移，而碳原子邻近则常常是有间隙位置的。所以按照空位机制扩散，一个原子的跃迁几率不但和它必须越过的自由能位垒高低有关，而且与空位浓度也有关。

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