5.3.2擴(kuò)散激活能

    無論固體中的原子以何種方式遷移推開某些鄰近的原子引起瞬時(shí)畸變，這種應(yīng)變構(gòu)成了擴(kuò)散的阻力，使得原子必須越過一定的勢(shì)壘。只有自由能高于勢(shì)壘的原子才可能發(fā)生遷移。克服勢(shì)壘所需的額外能量統(tǒng)稱為擴(kuò)散激活能，一般以Q表示。原子和缺陷的擴(kuò)散能力是隨著溫度或熱能的增加而增加。擴(kuò)散系數(shù)與溫度或熱能的關(guān)系可以用Arrhenius 公式表示,?
     （7-17）
式中： 稱為擴(kuò)散常數(shù)； 稱為擴(kuò)散激活能； 為氣體常數(shù)； 為絕對(duì)溫度（K）。圖7-11為空位機(jī)制和間隙機(jī)制原子的自由能與位置的示意圖。由于置換擴(kuò)散的激活能包括了原子躍遷激活能和空位形成能兩部分，與間隙擴(kuò)散相比，置換擴(kuò)散一般具有更高的擴(kuò)散激活能和更低的擴(kuò)散系數(shù)。
將式（7-17）兩邊取對(duì)數(shù)可得
   （7-18）
    可以由實(shí)驗(yàn)值確定lnD與1/T的關(guān)系，如果兩者呈線性關(guān)系（圖7-12），則圖中的直線斜率為 ，該直線外推至與縱坐標(biāo)相交的截距則為lnD₀的值。當(dāng)原子在高溫和低溫中以兩種不同的機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散時(shí)，由于激活能的不同，將在lnD-1/T圖中出現(xiàn)兩段不同斜率的折線。

7.3.3 影響擴(kuò)散的因素

    1. 溫度
     由式（7-17）可知D與溫度成指數(shù)關(guān)系，可見溫度對(duì)擴(kuò)散影響很大。溫度越高，擴(kuò)散系數(shù)越大，擴(kuò)散速率越快。
    例如求溫度為927及1027℃時(shí)，碳在α-鐵中的擴(kuò)散系數(shù)，[氣體常數(shù)R=8.314J/(mol·K)]。查表可知，碳在α-鐵中的擴(kuò)散時(shí)，D₀ =2.0×10^-5m²/s，Q=140×10³ J/mol，則有
       
       
      結(jié)果表明D₁₃₀₀≈3D₁₂₀₀。故生產(chǎn)中各種受擴(kuò)散控制的過程都必須認(rèn)真考慮溫度的影響。
      圖7-13 為幾種金屬材料的擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系。溫度升高，原子熱運(yùn)動(dòng)加劇，擴(kuò)散系數(shù)很快地提高。