扩散的微观机制
石德珂《材料科学基础》考点精讲5
瓶内 Ｃ ＝ｋ槡ｐ０，瓶外 Ｃ′＝０
因此，Ｊ＝－ＤｄＣ ＝－Ｄｃ－ｃ′＝－Ｄｋ槡ｐ０
ｄｘ
ｈ
ｈ
措施：改变容器材料，减小 Ｄ和 ｋ；降低容器内储存氢气压力 ｐ０；增加壁厚 ｈ。 二、扩散第二定律（菲克）（非稳态扩散，ｄＣ／ｄｔ≠０） １．Ｃｔ＝ｘ（ＤＣｘ） ＝Ｄ２ｘＣ２
— １４９—
Ｃ— ｔ
浓度随时间的变化率，ｋｇ／（ｍ３·ｓ）
［解］详见视频。 ［例 ４］ 钢的渗碳有时在 ８７０℃而不是在 ９２７℃下进行，为什么？已知碳在 γ－Ｆｅ中的扩散常数 为 ２．０×１０－５ｍ２ｓ－１，扩散激活能 Ｑ＝１．４×１０５Ｊ／ｍｏｌ（Ｒ＝８．３１Ｊ／ｍｏｌ·Ｋ），请问在 ８７０℃下渗碳要多少 小时才能得到相当于在 ９２７℃下 １０小时的渗碳深度？ ［解］详见视频。
— １５２—
硝酸酒精 ５００Ｋ ２０钢 渗碳后空冷 表层全脱碳，白亮部分为铁素体 次表层为部分脱碳层，即珠光体 ＋少量铁素体 过渡区为珠光体 ＋铁素体（白色网块）
［例 ３］ 菲克第二定律的解之一是误差函数解，可用于铁的渗碳过程。若温度固定，不同时间碳 的浓度分布如图所示。已知渗碳 １小时后达到某一特定浓度的渗碳层厚度为 ０．５ｍｍ，问再继续渗碳 ８ 小时后，相同浓度的渗碳层厚度是多少？
－
互扩散系数—由 Ａ和 Ｂ组元构成的扩散偶中，Ｄ ＝ｘＢＤＡ ＋ｘＡＤＢ 代表两组元的综合扩散系数，称 为互扩散系数或化学扩散系数。
— １４８—
调幅分解 — 是指过饱和固溶体在一定温度下分解成结构相同、成分不同的两个相的过程。 ［例题］ 名词解释 上坡扩散 反应扩散 柯肯达尔效应……．
第五章 扩散与固态相变
本章考研要求 一、扩散定律 二、扩散的微观机制 三、扩散的驱动力 四、反应扩散 五、扩散的影响因素
扩散的名词解释
扩散的名词解释在现代社会中，我们经常听到和使用一些名词，其中之一就是“扩散”。
这个词汇在不同的领域中扮演着重要的角色，从化学到社会科学，从传媒到技术，扩散的概念贯穿于各个学科和行业。
本文将对扩散这一概念进行深入探讨，了解它的含义、应用以及对我们日常生活的影响。
一、扩散的定义在化学领域，扩散是指物质由高浓度区域自发地沿着浓度梯度向低浓度区域扩展的过程。
在这个过程中，粒子、分子或离子通过自发的热运动，从高浓度区域向低浓度区域移动，直到达到平衡。
这种现象在许多自然和实验室情境中都可以观察到，比如香水的气味在房间中弥漫开来、漂浮在空气中的香烟的烟雾扩散等。
然而，扩散不仅局限于化学领域，它也是社会科学和信息技术中一个重要的概念。
在社会科学中，扩散被用来描述一个想法、趋势或行为从少数人逐渐传递到大多数人之间的过程。
社会学家和心理学家通过研究扩散过程来理解人们行为的传播和影响。
在信息技术中，扩散是指一种新的技术、应用或信息从创新源头扩展到更广泛的用户和应用领域的过程。
通过研究和利用扩散理论，我们可以更好地理解和预测技术创新的传播方式和影响。
二、扩散的机制扩散现象背后存在着一些物理和数学机制。
在化学领域，扩散可以通过菲克定律来描述，该定律表明扩散速率与浓度梯度成正比。
在社会科学中，扩散的机制可能更加复杂，涉及社会网络、传媒渠道和个人行为的相互作用。
社会网络中的人际关系和社交传播是扩散的重要推动力，而传媒渠道如电视、互联网和社交媒体则加速了信息的传播和影响力的扩散。
三、扩散的影响扩散对于社会、经济和科技的发展都有深远的影响。
在社会领域中，扩散可以帮助人们了解和应对社会问题，如疾病传播、健康行为的转变、政治观点的传播等。
通过研究扩散过程，政策制定者和社会工作者可以更好地制定干预措施，引导社会变革和改善社会福祉。
在经济领域中，扩散对于产品和服务的推广和市场份额的扩大至关重要。
企业通过研究市场扩散来了解消费者需求和购买行为，从而制定营销策略和推广计划。
第六章扩散(2)(课件20)
扩散的交换机制
2.间隙机制
固溶体中的间隙型溶 质原子(例如 例如C， ， 质原子 例如 ，N， O，H等)可以由一个 ， 等 可以由一个 间隙位置跳到另一个 间隙位置。 间隙位置。
通过间隙位置进行扩散
3.填隙机制（间接间隙机制）
在填隙机制中， 在填隙机制中，有两 个原子同时易位运动， 个原子同时易位运动， 其中一个是间隙原子， 其中一个是间隙原子， 另一个是处于阵点上 的原子， 的原子，间隙原子将 阵点上的原子挤到间 隙位置上去， 隙位置上去，自已进 入阵点位置。 入阵点位置。
2 n实际
R
=
fR
2 n无规则行走
= r f Γt
D* = Df
表5-3-1
结构类型 金刚石 简单立方结构 体心立方结构 面心立方结构 六方密堆积结构
由空位机理产生的对示踪原子的相关系数
配位数 4 6 8 12 12 相关系数 0.5 0.06531 0.7272 0.7815 fx=fy=0.7812 fz=0.7815
R n = r n = r Γt
2
(7)
D= 1/6 Γa2
Rn = 2.4( Dt )1/ 2
相关效应
当存在相关效应时, 右侧第二项不为零, 当存在相关效应时 , 式 (3) 右侧第二项不为零 , 定量地表示相关效应,就是求实际的<R 用 f 定量地表示相关效应 , 就是求实际的 <R2 实际 > 和完全无规则行走的<R 之比,由式( 和完全无规则行走的<R2无规则走>之比,由式(3)和 可得出: (4)可得出:
D =1/6 a2ZPνexp(-∆Gm／kT)
第四节 扩散系数和扩散激活能
间隙扩散系数和间隙扩散激活能 空位扩散系数和空位扩散激活能
材料元素扩散机制
材料元素扩散机制
材料元素扩散机制是指在固体材料中，原子或离子在晶格间或晶界上进行迁移的过程。
材料元素的扩散可以通过不同机制实现，主要有以下几种：
1. 空位扩散：材料晶格中出现空位（缺陷），空位会成为元素迁移的驱动力。
空位扩散的速度受到空位浓度、空位迁移能障等因素的影响。
2. 间隙扩散：元素通过固体晶格中的间隙空隙进行迁移。
这种扩散机制适用于原子尺寸小的元素，如氢、碳等。
3. 扩散势垒：元素扩散需要克服位错和晶界等阻力，需要克服一定的扩散势垒。
扩散势垒的大小与材料的结构和原子尺寸有关，低温下扩散势垒较高，导致扩散速率较慢。
4. 拡散路径：扩散路径是元素扩散过程中的通道，包括晶格间、晶界、孔隙、管道等。
扩散路径对扩散速率和形貌的影响很大，一些扩散路径的阻挠会限制元素迁移。
5. 形核扩散：形核扩散指的是元素在晶格缺陷附近发生形核，形成点状缺陷和微颗粒。
形核扩散可以通过扩散激活能的降低来促进扩散速度。
通过研究和理解材料元素的扩散机制，可以为材料的合理设计和加工工艺的优化提供指导，同时也有助于解析材料中一些微观性质和现象的本质和原因。
扩散
第八部分 扩散在固体中，由于温度作用，原子会产生迁移现象，即原子从原来的平衡位置迁移到新的平衡位置。
虽然单个原子的迁移是随机的，但一定条件下大量原子的迁移有可能造成原子的宏观流动，这种现象称为扩散。
扩散是由于大量原子的热运动引起的物质宏观迁移（物质内部由于热运动而导致原子或分子迁移的过程）。
物质中的粒子由于热力学的影响，自发地进行迁移以达平衡的现象称为扩散。
在固体中，原子或分子的迁移只能靠扩散来进行，扩散是固体中物质传输的唯一方式。
说明：物质的迁移可通过对流和扩散两种方式进行，气体、液体中一般是通过对流和扩散来实现的，但固体中不发生对流，扩散是唯一的物质迁移方式。
扩散与材料在生产使用中的许多重要物理化学过程有密切关系，固体中许多反应：合金的相变、粉末烧结、离子固体的导电、外来分子向聚合物的渗透都受扩散的控制。
对扩散的研究主要有两方面：（ⅰ）对定向扩散流建立数学方程式，总结宏观规律。
已知边界条件、扩散系数条件下，计算浓度分布情况； 通过实验，利用公式求出扩散系数。
（ⅱ）搞清微观本质，探讨微观运动与扩散系数的关系，分析影响扩散的原因。
8.1 扩散现象及分类 扩散现象晶体中扩散的基本特点 从不同角度对扩散进行分类 ① 按浓度均匀程度分互扩散：有浓度差的空间扩散 自扩散：没有浓度差的空间扩散 ② 按扩散方向分上坡扩散：由高浓度区向低浓度区的扩散（顺扩散） 下坡扩散：由低浓度区向高浓度区的扩散（逆扩散） ③ 按原子的扩散方向分体扩散：在晶粒内部进行的扩散 表面扩散：在表面进行的扩散 晶界扩散：沿晶界进行的扩散其中，表面扩散和晶界扩散又称短路扩散，其扩散速度比体扩散快得多。
此外，还有沿位错线的扩散、沿层错面的扩散等。
原子的扩散激活能原子被束缚在其平衡位置上的势垒称为迁移激活能，其大小不仅与原子间的结合力有关，还与原子迁移的微观机制有关。
大量原子迁移的宏观效果就是扩散，故原子的迁移激活能就是原子的扩散激活能。
材料科学基础5 材料中的扩散
• 令某种复合缺陷的浓度为cf，则： • cf=n/N=exp(ΔGf/2kT) • =exp(ΔSf/2k)exp(-ΔHf/2kT) • 如果扩散以空位机制进行，则本征扩散系数可表 示为： • D=fα2νzexp[(ΔSf+2ΔSm)/2k]· • exp[(ΔHf+2ΔHm)/2kT]/6 • =D0exp[(ΔHf+2ΔHm)/2kT]
• 空位扩散 • 设空位浓度为cν，由统计热力学知： • cν=exp(-ΔGf/kT)=exp(ΔHf/kT)exp(ΔSf/k) • 式中ΔGf为空位形成自由能；ΔSf为空位形 成熵；ΔHf为空位形成焓。 D=fα2νzexp[(ΔSf+ΔSm)/k]exp[(ΔHf+ • ΔHm)/kT]=D0exp[(ΔHf+ΔHm)/kT]
• 非晶态固体中的扩散 • 非晶态固体的扩散能力与原子排列紧密 程度相关。通常非晶态固体中的原子排 列没有晶态的致密，跃迁频率相对较高， 因此迁移率更大，扩散激活能较低，扩 散系数较高。
• 在聚合物中，小分子，原子或离子可在 大分子链的间隙中扩散。与晶态聚合物 相比，玻璃态聚合物中更容易发生扩散。 某些聚合物还具有选择性扩散特性。被 用于各种膜分离技术，如稀有元素富集 和海水淡化。
（3）扩散激活能（总结） 间隙扩散扩散激活能与扩散系数的关系 D=D0exp(-Q/RT) D0：扩散常数。 空位扩散激活能与扩散系数的关系 D=D0exp(-△E/kT) △E=△Ef(空位形成功)+△Em（空位迁 移激活能）。
3 扩散的驱动力与上坡扩散 （1）扩散的驱动力 对于多元体系，设n为组元i的原子数， 则在等温等压条件下，组元i原子的自由能可 用化学位表示：
• 即：δ/2Dt=const, 或： • δ=αDt 这里是与cs和c*有关的常数。 • 渗碳层深度与Dt成正比是制定渗碳工艺 的理论依据。
菲克扩散第一定律 J
n
n
n-1 n-i
原子每次跳动与前次无关，对大量原子无规行走，任 一点积ri •ri+j ，总有符号相反的另一点积与之相消，故式
〈Rn2〉=∑nrk2/k + ∑(2r2∑ ∑ cosi, i+j)k /k
k=1 k=1 i=1 j=1
n
n
n-1 n-i
右侧第二项为0，得：〈Rn2〉=∑nrk2/k=nr2
可见，晶粒越小，溶质扩散系数越大，成份均匀化
速率越快。
第二节 一、扩散机制 1、间隙扩散机制
扩散的微观机制
间隙原子通过连续从一个间隙迁跃到相邻的另一 个间隙而实现物质的扩散。
2、填隙扩散机制 通过间隙原子和阵点原 子同时易位运动，即间隙原 子不断将阵点原子挤至间隙 位置，而自己占据阵点位置， 从而实现物质的扩散。
O
C1 C
t=0 时，若x＞0，则C=C1 若x＜0，则C=C2
边界条件为：
3
t1 t2 t
x
t≥0 时，若x=∞，则C=C1 若x=-∞，则C=C2
则菲克第二定律的解为：
C1+C2 C1-C2 x C(x,t)= + erf( ) 2 2 2 Dt
例题：已知钢件原始含碳量为0.1%，在930℃时对钢件渗 碳时，钢件表面含碳量维持为1%。此时，扩散系数 D=1.61×10-12 m2s-1，求渗碳4小时时，在x=0.2mm 处的含碳量是多少？ 解：已知：Cs=1，C0=0.1，t=4，D=1.61×10-12 m2s-1
∂J ∂x
将J=-D∂C/∂x 代入上式，得菲克扩散第二方程： ∂ ∂C ∂C ∂t = ∂x（D ∂x ）
若扩散系数与浓度无关，则上式可写为：
材料化学 第二章 缺陷与扩散
第二章 缺陷与扩散§2。
1 扩散的基本知识扩散系数与温度的关系可以用)exp()exp(00kThD kT g D D ∆-•=∆-•= 式2-1-1 来描述。
其中的h ∆为晶格中的原子从一个稳定位置移动到另一个相邻的稳定位置之间要克服的能垒。
扩散系数的单位是sec /2cm ，它反映了某物质在一定情况下扩散的难易程度。
反映扩散规律的基本公式为菲克第一和第二定律：菲克第一定律：C D J →→→∇•-=，式中的→J 是扩散通量，单位为sec)/(2•cm g 或sec)/(2•cm mol ；C 是扩散物质的浓度；负号表示扩散方向与浓度梯度方向相反。
第一定律适用于稳态扩散的情况，对三维扩散，)(zCD y C D x C D J z y x∂∂+∂∂+∂∂-=→；对一维扩散，xCD J x∂∂-=→。
菲克第二定律：A R C V C D tC +•∇•-••∇=∂∂→→)(2，描述了浓度随时间的变化规律。
式中右边的第一项表示直接和物质的扩散性质有关的影响；第二项表示体系运动的影响；第三项表示体系中化学反应的影响。
晶体中的扩散路径为： 1）表面扩散 2）晶界扩散 3）位错扩散 4）晶格扩散若用l d g s Q Q Q Q ,,,分别代表单独通过这四种路径扩散所需能量，用l d g s D D D D ,,,分别代表这四种扩散途径的扩散系数，则有：l d g s Q Q Q Q <<<，l d g s D D D D >>>。
可见扩散由1）到4）是由易到难的，故一般情况下晶体内的扩散以晶格扩散为控速环节。
§2。
2 扩散驱动力扩散的驱动力是体系中存在的化学位梯度。
从微观角度考虑：体系中的A 物质沿x 方向扩散时，作用在每一个原子上的力为：xG N F Aa ∂∂•-=1 式2-2-1 其中的A G 是体系中某位置A 原子的摩尔化学位，a N 是阿佛加德罗常数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
扩散的微观机制
扩散的微观机制
扩散唯象理论没有考虑扩散原子的本性及扩散介质的结构,而宏观扩散现象是微观上大量原子迁移的统计行为。
深入了解扩散本质需要了解扩散的微观机制。
固态金属中原子的扩散机制一般与扩散原子在金属晶体中的位置和扩散介质的晶体结构有关。
目前已发现并提出的扩散机制主要有空位机制、间隙机制和交换机制等。
一、换位机制
这是一种提出较早的扩散模型，该模型是通过相邻原子间直接调换位置的方式进行扩散的，如图3.7。
在纯金属或者置换固溶体中，有两个相邻的原子A和B，见图3.7（a）；这两个原子采取直接互换位置进行迁移，见图3.7（b）；当两个原子相互到达对方的位置后，迁移过程结束，见图3.7（c）。
这种换位方式称为2-换位或称直接换位。
可以看出，原子在换位过程中，势必要推开周围原子以让出路径，结果引起很大的点阵膨胀畸变，原子按这种方式迁移的能垒太高，可能性不大，到目前为止尚未得到实验的证实。
为了降低原子扩散的能垒，曾考虑有n个原子参与换位，如图3.8。
这种换位方式称为n-换位或称环形换位。
图3.8（a）和3.8（b）给出了面心立方结构中原子的3-换位和4-换位模型，参与换位的原子是面心原子。
图3.8（c）给出了体心立方结构中原子的4-换位模型，它是由两个顶角和两个体心原子构成的换位环。
由于环形换位时原子经过的路径呈圆形，对称性比2-换位高，引起的点阵畸变小一些，扩散的能垒有所降低。
图3.7 直接换位扩散模型
图3.8 环形换位扩散模型
（a）面心立方3-换位（b）面心立方4-换位（c）体心立方4-换位应该指出，环形换位机制以及其他扩散机制只有在特定条件下才能发生，一般情况下它们仅仅是下面讲述的间隙扩散和空位扩散的补充。
二、间隙机制
间隙扩散机制适合于间隙固溶体中间隙原子的扩散，这一机制已被大量实验所证实。
在间隙固溶体中，尺寸较大的溶剂原子构成了固定的晶体点阵，而尺寸较小的间隙原子处在点阵的间隙中。
由于固溶体中间隙数目较多，而间隙原子数量又很少，这就意味着在任何一个间隙原子周围几乎都是间隙位置，这就为间隙原子的扩散提供了必要的结构条件。
例如，碳固溶在γ-Fe中形成的奥氏体，当奥氏体达到最大溶解度时，平均每2.5个晶胞也只含有一个碳原子。
这样，当
某个间隙原子具有较高的能量时，就会从一个间隙位置跳向相邻的另一个间隙位置，从而发生了间隙原子的扩散。
图3.9（a）给出了面心立方结构中八面体间隙中心的位置，图3.9（b）是结构中（001）晶面上的原子排列。
如果间隙原子由间隙1跳向间隙2，必须同时推开沿途两侧的溶剂原子3和4，引起点阵畸变；当它正好迁移至3和4原子的中间位置时，引起的点阵畸变最大，畸变能也最大。
畸变能构成了原子迁移的主要阻力。
图3.10描述了间隙原子在跳动过程中原子的自由能随所处位置的变化。
当原子处在间隙中心的平衡位置时（如1和2位置），自由能最低，而处于两个相邻间隙的中间位置时，自由能最高。
二者的自由能差就是原子要跨越的自由能垒，，称为原子的扩散激活能。
扩散激活能是原子扩散的阻力，只有原子的自由能高于扩散激活能，才能发生扩散。
由于间隙原子较小，间隙扩散激活能较小，扩散比较容易。
三、空位机制
空位扩散机制适合于纯金属的自扩散和置换固溶体中原子的扩散，甚至在离子化合物和氧化物中也起主要作用，这种机制也已被实验所证实。
在置换固溶体中，由于溶质和溶剂原子的尺寸都较大，原子不太可能处在间隙中通过间隙进行扩散，而是通过空位进行扩散的。
空位扩散与晶体中的空位浓度有直接关系。
晶体在一定温度下总存在一定数量的空位，温度越高，空位数量越多，因此在较高温度下在任一原子周围都有可能出现空位，这便为原子扩散创造了结构上的有利条件。
图3.11给出面心立方晶体中原子的扩散过程。
图3.11（a）是（111）面的原子排列，如果在该面上的位置4出现一个空位，则其近邻的位置3的原子就有可能跳入这个空位。
图3.11（b）能更清楚地反映出原子跳动时周围原子的相对位置变化。
在原子从（100）面的位置3跳入（010）面的空位4的过程中，当迁移到画影线的面时，它要同时推开包含1和2原子在内的4个近邻原子。
如果原子直径为d，可以计算出1和2原子间的空隙是0.73d。
因此，直径为d的原子通过0.73d的空隙，需要足够的能量去克服空隙周围原子的阻碍，并且引起空隙周围的局部点阵畸变。
晶体结构越致密，或者扩散原子的尺寸越大，引起的点阵畸变越大，扩散激活能也越大。
当原子通过空位扩散时，原子跳过自由能垒需要能量，形成空位也需要能量，使得空位扩散激活能比间隙扩散激活能大得多。
衡量一种机制是否正确有多种方法，通常的方法是，先用实验测出原子的扩散激活能，然后将实验值与理论计算值加以对比看二者的吻合程度，从而做出合理的判断。
图3.9 面心立方晶体的八面体间隙及（001）晶面
图3.10 原子的自由能与位置之间的关系
根据热力学观点,在绝对零度以上,晶体中总存在一定浓度的空位,和空位相邻的原子很容易进入空位而使其原来占据的位置变为空位,如此不断实现原子的迁移,即空位扩散。
空位扩散不会引起晶格很大的畸变,所消耗的能量较小,因而较容易实现。
有研究表明,双空位形成的能量更低,即所谓的双空位机制。
空位机制是一种较常见的扩散机制,著名的Kirkendall 效应为空位机制提供了有力的支持。
目前已公认空位机制是fcc 金属中扩散的主要机制,在hcp 、bcc 金属以及离子化合物、氧化物中,它也起重要作用。
在间隙固溶体中,溶质原子和溶剂原子的尺寸相差15 %时,间隙扩散有可能发生。
钛和铝的原子半径相差不大(分别为1145 ,1143) , P. Mogilevsky ,et al. 认为,
钛和铝在TiB2 的扩散是按空位机制通过TiB2 晶体中Ti的点阵位置
所以C 按空位机制扩散是不可能的,唯一的扩散机制为间隙扩散。
C.
H. J an ,et al. 根据T2Ni3 GaAs 晶体结构特点计算出其间隙半径是Ni 原子半径的0174倍,并参照γ铁中碳的扩散机制推断出Ni 为间隙扩散。
且高温下,热运动导致Ga 、As 逃离非金属点阵位置而占据间隙位置,导致Ga 、As 为间隙扩散。
陈松, 等总结了有关
Au/ Sn 扩散系数研究结果,给出Au/ Sn 扩散的有关数据,说明Au 在Sn 中是通过间隙机制进行扩散的。
20 世纪50 年代,Zener 为了解释Cu 原子自扩散的试验结果,提出了环形交换机制。
虽然环形交换比2 个原子直接交换容易进行,但却需要晶体中若干个原子同时做有规则的运动,这在固态金属和合金中实现的概率是很小的。
Fu Tsu2yi 利用场离子显微镜研究了Ni 原子在Ni 表面的扩散行为,通过观察原子位置图,认为Ni 在Ni (001) 面上的扩散机制是原子交换扩散。
齐利娟利用分子动力学方法中的静力学计算了Pd 和Ag 原子在Cu (100) 面上以空位和原子交换2 种机制的扩散势垒,计算出原子交换机制下的扩散势垒要远远大于空位机制下的势垒。
因此,交换机制多用来描述金属中原子的自扩散。
G. L . Kellog 用场离子显微镜研究了单个Pt 原子和2～6 个Pt 原子簇在Rh (100) 面上的扩散,认为原子和原子簇的扩散模型为点对点跳跃机制。
谢国锋,等用分子动力学方法对该扩散过程进行了模拟,分析了Gd吸附原子在Cu (001) 、Cu (110) 和Cu (111) 面上的扩散机制,得出结论,在Cu (001) 和Cu (111) 表面, Gd 原子通过
跳跃机制进行扩散。
除上述扩散机制外,由于试验条件及已知理论的局限性,还存在一些更复杂的扩散机制尚未明确,有待进一步探索。
另外,在金属和合金中,原子的扩散有时并不是按单独的一种机制进行的,可能同时有2 种或2 种以上的机制同时起作用。
Pd 和Ag 原子在Cu (100) 面上的扩散以空位交换和原子交换2 种机制同时作用,以空位扩散机制为主。
Lu Xianghong ,et al. 通过分析晶体结构中的晶胞参数,得出碳原子通过反应层的扩散服从间隙扩散机制、硅原子的扩散为空位扩散机制的结论,而铜向奥氏体不锈钢的扩散是通过铜原子和铁原子的交换扩散、间隙扩散和空位扩散机制来实现的。