5.3.2扩散激活能

    无论固体中的原子以何种方式迁移推开某些邻近的原子引起瞬时畸变，这种应变构成了扩散的阻力，使得原子必须越过一定的势垒。只有自由能高于势垒的原子才可能发生迁移。克服势垒所需的额外能量统称为扩散激活能，一般以Q表示。原子和缺陷的扩散能力是随着温度或热能的增加而增加。扩散系数与温度或热能的关系可以用Arrhenius 公式表示,?
     （7-17）
式中： 称为扩散常数； 称为扩散激活能； 为气体常数； 为绝对温度（K）。图7-11为空位机制和间隙机制原子的自由能与位置的示意图。由于置换扩散的激活能包括了原子跃迁激活能和空位形成能两部分，与间隙扩散相比，置换扩散一般具有更高的扩散激活能和更低的扩散系数。
将式（7-17）两边取对数可得
   （7-18）
    可以由实验值确定lnD与1/T的关系，如果两者呈线性关系（图7-12），则图中的直线斜率为 ，该直线外推至与纵坐标相交的截距则为lnD₀的值。当原子在高温和低温中以两种不同的机制进行扩散时，由于激活能的不同，将在lnD-1/T图中出现两段不同斜率的折线。

7.3.3 影响扩散的因素

    1. 温度
     由式（7-17）可知D与温度成指数关系，可见温度对扩散影响很大。温度越高，扩散系数越大，扩散速率越快。
    例如求温度为927及1027℃时，碳在α-铁中的扩散系数，[气体常数R=8.314J/(mol·K)]。查表可知，碳在α-铁中的扩散时，D₀ =2.0×10^-5m²/s，Q=140×10³ J/mol，则有
       
       
      结果表明D₁₃₀₀≈3D₁₂₀₀。故生产中各种受扩散控制的过程都必须认真考虑温度的影响。
      图7-13 为几种金属材料的扩散系数与温度的关系。温度升高，原子热运动加剧，扩散系数很快地提高。