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反应扩散

reactive diffusion

简介

又称多项扩散。形成与固溶体不
同的新相的扩散。在扩散过程中,组元
的浓度C (x,t)有一定的分布,而按
照相图该组元对不同的相有不同的固
溶度,超过固溶度就可能产生一系列
的中间相。反应扩散的特点有:①其过
程包括两步:扩散+反应(相变),浓
度达到固溶度极限即形成新相,随浓
度升高,引起相界面推移;②扩散区中
有多相,但在二元系的扩散区中不存
在双相区,三元系中不存在三相区;③
C-x曲线不连续,在相界面处浓度发
生突变。旨在改变钢的表面成分与组
织性能的化学热处理,大都是利用反
应扩散进行的,如钢的表面氮化;铁在
氧化介质中的氧化过程等,属反应扩
散的常见实例。在一定温度下进行的
反应扩散,其表面渗层随保温时间的
增加,通过所形成的新相界面的推移
而不断向纵深方向发展。通常,反应扩
散速度以渗层厚度ξ的增加速率dξ/
dt表征,取决于化学反应 (相变)和
原子扩散两个因素。当反应扩散单纯
由化学反应因素控制时,其渗层厚度
ξ与时间t呈线性关系,反应扩散速度
dξ/dt基本恒定。当反应扩散由原子
扩散因素控制时,其渗层厚度与时间
呈抛物线关系
,与此
相应,反应扩散速度则按抛物线规律
变化。在实际反应扩散过程中,开始阶
段渗层较薄,原子扩散不是主要影响
因素,过程由表面化学反应所支配;随
着渗层厚度的增加,原子扩散则逐渐
成为控制因素,相界面、相区宽与时间
呈抛物线关系推进。