【摘要】 若一原子邻近有一个空位,这个原子移动到空位上,则原子原来的位置就成了空位。
若一原子邻近有一个空位,这个原子移动到空位上,则原子原来的位置就成了空位。原子与空位的这种交换,可以认为是原子向空位位置运动,也可以认为是空位向原子位置运动。不论哪种说法,都表明同时出现了原子扩散和方向相反的空位扩散。这样在平衡状态下,原子的自扩散系数就可以与空位扩散系数及空位平衡浓度联系起来:
式中D'—空位扩散系数;Ny—平衡的空位摩尔浓度;A—常数;Qv—空位形成能;
上式表明,原子的扩散能力受空位浓度的高低所影响。这是粉末烧结活性的一个判据(如金属Cu粉),经计算接近熔点的空位平衡浓度( Qv = 117kJ/mol,T = 1356K,R =1.987)得:Nv约为10-3;而共价键的陶瓷粉(如SiC粉)Nv约为0。因此,金属Cu粉烧结活性高,被称为易烧结粉末;而SiC粉为难烧结粉末,烧结活性几乎等于零,甚至被称为不可烧结的物质。
颗粒内部过剩空位在烧结过程中的瞬态作用可以讨论。过剩空位的存在,是通过影响原子自扩散系数,还是以自己本身的空位流动来增加烧结活性,有纯理论争论的意味。但值得强调的是,粉末颗粒内部,只要有局部的空位过剩,就有空位浓度的变化,在一定范围就有浓度梯度存在,就有空位流动,就有扩散,就增加烧结活性,这似乎是正确的提法。颗粒内部过剩空位的研究应当引起重视。因为,晶体的平衡状态自扩散性是材料的本征属性,它不以人的意志为转移。而我们能做到的是通过力学、化学、物理的手段去提高颗粒内的非平衡空位浓度,以增加粉末颗粒的烧结性。
[1] Greskovich C,Rosolowski J H.JAm Ceram Soc,1976,59(7~8);336