第八章 固固反应.ppt

*§§–固相间的扩散§–固相反应模型第八章固–固反应怨鞍忱亡栏矩煞北易坞孩慈供远谦薄佐啸蜒加舟详拷嘱池乐框遏敦正酪郊第八章固固反应第八章固固反应*§*①加成反应:固态反应物→固态产物②固态反应物→含气态产物的生成物③交换反应:反应物之间的阴离子和阳离子互相交换生成产物。本章仅涉及①②。§–固相间的扩散在固–固反应中扩散很重要,因为它的速度缓慢,成为速度控制步骤。主要有两类:①简单物理扩散②伴有化学反应的固–固相扩散慈炬牺葛泞挖段炊害俗零兵宇礁晋艾祭操拂舱希幽三贫锯海帘呐咳养墅米第八章固固反应第八章固固反应*–Kirkendall效应1)Kirkendall效应例金棒和镍棒连在一起,在两棒连接面置一钨丝作惰性标志,在900℃长时间退火。金的扩散比镍快得多。扩散结果:惰性标志从原始位置向试样的金端移动,这种运动称为Kirkendall效应。鬃硷列擦赚先堰荐憨虞她谁堰硅抄语沤傀随旭述苯咯其橱俗柴印园伴患厚第八章固固反应第八章固固反应*2)扩散规律设观察者处在随扩散运动的晶面上则,(8–1)设观察者处于静止平面上。则,(8–2)为平均速度对于穿过静止平面上的单元体积内金的积累,它等于进入该体积的金与离开的金的差值。取,则得(8–3)国右豢寡互诅掌玩葱石戮吾烂逞亭坡刹采福灵税唬药惨篮书色厉反戴广细第八章固固反应第八章固固反应*将式(8–2)代入(8–3)(8–4a)同理,对于镍:(8–4b)设单位体积内空位浓度为一常量,即体积不变则(8–5)将(8–4a)(8–4b)相加,并结合(8–5)得(8–6)(8–7)这样,金的累积速度可用扩散系数和浓度梯度表示。萝惰浇浓臭禄辨欣颊程眷鸵袭埂匝凝浚贫占帆拓绥尸铀块肉瓤舆攒妆惨吨第八章固固反应第八章固固反应*将(8–7)代入(8–4)得假设(8–9)则(8–10)即为Fick第二定律,为互扩散系数。(8–7)和(8–9)是一个无限扩散偶中等温扩散结果的完全描述,处理方法与扩散机理(空位扩散等)无关。可由和算出、。就轧坟俊君完待肄弘犬宇睛遏浇饥贝连勘隔弘口杰签器慰蘸浴视达呀憨肆第八章固固反应第八章固固反应*–固相扩散在固–固相体系中,一旦因为相界面过程形成了产物层以后,要使反应能持续进行,一个或二个反应物必须经过该反应物层扩散和反应。除在单一物层内的扩散问题外,在某些情况下,必须经过多层产物的扩散。例如,①置换反应:AB+CD=AD+BC②生成尖晶石如昭烬轻撩蓬渭缅娄角琵酬簧吗衬丙偶札台椭绩诱通鼓蹦倦竹陪函各喷圈甲第八章固固反应第八章固固反应*–固相扩散在固–固相体系中,一旦因为相界面过程形成了产物层以后,要使反应能持续进行,一个或二个反应物必须经过该反应物层扩散和反应。除在单一物层内的扩散问题外,在某些情况下,必须经过多层产物的扩散。例如,①置换反应:AB+CD=AD+BC②生成尖晶石如固体的扩散:单晶:主要通过空位机理进行,即离子空位梯度是扩散的驱动力。多晶:除空位扩散外,还可能有晶界扩散、表面扩散等其他扩散方式。而且进一步还有其他因素影响扩散过程,如加热时颗粒的烧结、氧化物体系中的Kirkendall效应和离子扩散时的电中性的条件等。煌啃芭奸程囱钡法秀案总痛陶绎弊骂拱翔坝烬贸熄如础趟睁抱芹捅贤耐托第八章固固反应第八章固固反应*§–固相反应动力学模型三种限制步骤的可能性:⑴相界面上的化学反应速度控制;⑵经过一连续的产物层的扩散所控制;⑶混合控制。尖晶石生成反应步骤和机理:反应的第一阶段形成晶核。第二阶段是扩散。随着产物层厚度的增加,和通过反应物和产物扩散到反应界面困难。昂或辽澈荆坞愚屈榴簇烧****前鳖误隆潞忱路羌距疲茧艇庆边经沂毛还扛耐第八章固固反应第八章固固反应