扩散现象及其机制、条件和影响因素概述

# 扩散现象
- 定义
  - 扩散现象
    - 物质自发流动
    - 高浓度区域到低浓度区域
    - 条件: V_{高} > V_{低}
- 扩散机制
  - 晶格扩散
    - 原子在晶格内移动
  - 间隙扩散
    - 原子通过晶格间隙移动
  - 交互扩散
    - 两种不同原子相互扩散
  - 影响机制的因素
    - 原子间相互作用
    - 晶体结构
- 扩散条件
  - 温度
    - 提供原子移动所需能量
  - 时间
    - 确保原子足够时间扩散
  - 路径
    - 性能和通畅度
- 扩散定律
  - 菲克第一定律
    - 稳态扩散公式
    - J = -D \frac{dC}{dx}
  - 菲克第二定律
    - 非稳态扩散公式
    - \frac{\partial C}{\partial t} = D \frac{\partial^2 C}{\partial x^2}
- 扩散分类
  - 自扩散
    - 相同原子之间
  - 互扩散
    - 不同原子之间
  - 体扩散
    - 材料内部扩散
  - 表面扩散
    - 材料表面扩散
  - 晶界扩散
    - 沿晶界扩散
- 扩散影响因素
  - 温度
    - 温度升高
      - 扩散速率增加
  - 浓度梯度
    - 梯度越大
      - 扩散速率越快
  - 原子尺寸
    - 原子尺寸越小
      - 扩散越容易
- 反应扩散特点
  - 相界特性
    - 产生浓度梯度
  - 反应层的特点
    - 影响扩散速率和机制
- 扩散的复杂影响因素
  - 化学成分
    - 有害元素
      - 扩散速率慢
  - 碳化物
    - 形成元素扩散慢
  - 金属和晶体结构
    - 高熔点
      - 扩散激活能高
      - 扩散困难
    - 晶格类型
      - 面心立方结构
        - 扩散速率快
      - 体心立方结构
        - 扩散速率慢
  - 晶体缺陷
    - 位错密度
      - 增加扩散速度
    - 空位数量
      - 增多原子活动性
      - 提高扩散速度