固体中的扩散 下载本文

以上三式中a、b、c是与α和γ相的扩散系数以及两相在界面处的平衡浓度有关的系数。所有这些式子说明,如果相界面移动受扩散过程控制,则相界面移动距离随时间的变化满足抛物线规律。新相形成时,开始长大快,然后长大速度逐渐变缓。

在实际的渗层组织中,能否出现平衡相图在反应扩散温度下的所有合金相,这决定于很多因素。从热力学角度看,自由能最低的相具有出现的可能性,但是未必真正出现,这是因为新相形成时需要克服很大的相变阻力,主要包括应变能和界面能,同时还要考虑动力学因素。当相变阻力足够大,或者冷却速度足够快时,就有可能抑制新相的产生。

以图3.29所示的情况为例,这时由表面向里依次形成的相为β、γ及α。因为各相的扩散系数和界面浓度不同,所以各相在同一时间内移动的距离也不同。若位于中间位置的γ相在时间为t时,向两侧移动的距离分别为则γ相区的宽度

由式(3.58),则

(3.61)

对其积分,得

(3.62)

称为反应扩散的速度常数。下面根据上式分析γ相的生长。

① 若,说明γ/α相界面的移动速度快于β/γ相界面,γ相可以形成,并按抛物线规律长大;

② 若

相不会出现; ③ 若

,说明γ/α和β/γ相界面的移动速度相同,

,γ

,意味着γ相两侧面的距离在缩小,γ相也不会出现。