3. 复合机制 在扩散过程中，当间隙原子和空位相遇时，二者
同时消失，这便是间隙原子与空位的复合机制，如 图。这种扩散一般是在存在费仑克尔缺陷的晶体中
进行。
4. 易位机制
相邻原子对调位置或是通过循环式的对调位置，从 而实现原子的迁移和扩散。这种扩散机制称为易位 式扩散机制。此种扩散机制要求相邻的两个原子或 更多的原子必须同时获得足够大的能量，以克服其 它原子的作用才能离开平衡位置实现易位，因而这 种过程必然会引起晶格较大的畸变，所以实现的可
一个在空位旁边的原子就有机会跳入空位之中，使 原来的位置变为空位，如图。另外的邻近原子也可 能占据这个新形成的空位，使空位继续运动。这就 是空位机制扩散。大多数元素固体的自扩散以空位 扩散为主。在离子化合物和氧化物中也常有这种扩 散。
2. 间隙机制 是原子在点阵的间隙位置间跃迁而导致的扩散，
如图。在间隙机制中，还有从间隙位置到格点位置 再到间隙位置的迁移过程，其特点是间隙原子取代 近邻格点上的原子，原来格点上的原子移到一个新 的位置。前种间隙机制主要存在于溶质原子较小的 间隙式固溶体中，而后种间隙机制主要存在于自扩 散晶体中。
即J=－D（dc/dx） 其中D：扩散系数，cm2/s，J：扩散通量，g/cm2·s
式中负号表明扩散通量的方向与浓度梯度方向相反。
可见，只要存在浓度梯度，就会引起原子的扩散，
一、扩散第一定律
Fick第一定律（Fick’ s first law）描述在稳态扩散（steady state diffusion)情况下 ,即各处浓度不随时间变化,只随距离 变化而变化. （一定时间内，浓度不随时间变化dc/dt=0）
置换式固溶体中，溶质、溶剂原子大 小相近，具有相近的迁移率，在扩散 中,溶质、溶剂原子同时扩散的现象。
（二）根据扩散方向是否与浓度梯度的 方向相同
1、下坡扩散：是沿着浓度降低的方向 进行扩散，使浓度趋于均匀化。
2、上坡扩散：沿着浓度升高的方向进行扩散，
使浓度发生两极分化。如硅钢和碳钢焊接后热处 理后碳浓度的分布。
四、扩散的分类
（一）根据扩散过程中是否发生浓度变 化
1、自扩散：不伴有浓度变化的扩散，它 与浓度梯度无关。（驱动力为表面能的 降低）
2、互（异）扩散：伴有浓度变化的扩 散，它与异类原子的浓度差有关。
二、互扩散和柯肯达尔效应
3、互扩散和柯肯达尔效应 溶质原子扩散的同时引起溶剂原子的反向扩散--互扩散。
另一平衡位置
二、扩散机理
扩散的微观机制
晶体中的原子以它的平衡位置为中心做晶 格热振动，由于热运动的起伏，总有一些原子 在热振动中能获得足够大的能量，从原来的平 衡位置跃迁到另一个平衡位置。扩散现象正是 这种微观原子迁移的结果。
原子在晶体中扩散的微观机制可以分为 四种：
1. 空位机制
在一定温度下，晶体总会存在一定的空位。
固态扩散的分类—补充
1、按浓度变化 自扩散（self-diffusion) 互（异）扩散(mutual diffusion)
2、按是否与浓度梯度（concentration gradient）一致 上坡扩散(uphill diffusion) 下坡扩散(downhill diffusion)
3、按是否出现新相 原子扩散(atomic diffusion) 反应扩散(reaction diffusion)
能性很小，在扩散中不可能起主导作用。
三、固态金属扩散的条件
一、温度要足够高。 二、时间要足够长。 三、扩散原子要固溶。 四、扩散要有驱动力。 扩散的驱动力是化学位梯度
固态金属扩散的条件—补充
1、温度（T）要足够高。只有T足够高，才能使原子具 有足够的激活能，足以克服周围原子的束缚而发生迁移。 如Fe原子在500℃ 以上才能有效扩散，而C原子在100℃ 以上才能在Fe中扩散
第二节 扩散定律
稳定扩散，是指扩散物质的浓度分布不随时间变化的 扩散过程，使用菲克第一定律可解决稳定扩散问题。
不稳定扩散，是指扩散物质浓度分布随时间变化 的一类扩散，这类问题的解决应借助于菲克第 二定律。
1． 稳态扩散下的菲克第一定律（一定时间内，浓度 不随时间变化dc/dt=0）
单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩 散物质流量（扩散通量）与该面积处的浓度梯度成 正比
扩散的本质是原子的热运动 固态扩散是大量原子无序跃迁的结果。
扩散(diffusion)： 物质中原子或分子的迁移现象。
扩散的本质是原子依靠热运动从一个位置迁移到另一 个位置。
扩散是固体中原子迁移的唯一方式。
扩散的基本过程
能量起伏
迁移
热运动的原子
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
从一个平衡位置
获得足够的能量
实现了
原子迁移即扩散
（三）根据扩散过程中是否出现新相分
1、原子扩散：在扩散过程中基体晶格始终保持 不变，没有新相产生。
2、反应扩散：通过扩散使固溶体的溶质组元的 浓度超过固溶度极限而形成新相的过程。新相可 以是固溶体或化合物。特点：相界处产生浓度突 变，突变的浓度正好对应于相中的极限浓度。二 元系的扩散层中不可能存在两相区。
将一块黄铜(Cu-wZn 30％)放一铜盒中，两者的界面用钼丝包扎， 经过高温长时退火后，发现钼丝间的距离缩小了。 黄铜中的Zn原子通过界面向外扩散，铜盒内的Cu原子向黄铜内扩散，且 黄铜内流出的Zn原子数多，而铜盒中Cu原子流入黄铜内较少。 向纯铜的一方流入较多的Zn原子，要建立较多的新原子平面使体积胀大， 产生较多的空位反向流入界面内的黄铜，黄铜内的空位多了。
关于扩散与固态相变
第一部分 扩散
概述 扩散定律 影响扩散的因素
第一节 概述
一、扩散现象和本质
定义： 系统内部的物质在浓度梯度、化学位梯度
应力梯度的推动力下，由于质点的热运动而导致 定向迁移，从宏观上表现为物质的定向输送， 此过程叫扩散
扩散是物质中原子（或分子）的迁移现象，是物 质传递的一种方式。
2、时间(t)要足够长。扩散原子在晶格中每一次最多迁 移0.3～0.5nm的距离，要扩散1㎜的距离，必须迁移近 亿次。
3、扩散原子要能固溶。扩散原子在基体金属中必须有 一定的固溶度,能溶入基体组元晶格,形成固溶体,才能进行 固态扩散。
4、扩散要有驱动力（driven force）。实际发生的定 向扩散过程都是在扩散驱动力作用下进行的。