1.组元特性

（1）键能。键能大，原子间作用强，则物质的熔点高、熔化热值大。熔化热值大的金属，其原子的自扩散活化能一般也较大，见表7.4。

表7.4　一些金属的熔化热和扩散活化能（引自徐祖耀，1986）

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（2）键性。共价键有方向性和饱和性。间隙原子的扩散不利于体系能量的降低。因而，共价键物质的自扩散活化能通常高于熔点相近的金属之活化能。比如，Ag和Ge的熔点接近，Ge主要由共价键结合，其扩散活化能为289 kJ/mol，而Ag的扩散活化能为184 kJ/mol。

（3）原子尺寸。较小的原子容易扩散，如H、B、C等容易在金属的间隙位扩散。在离子晶体中，通常阳离子较小，故阳离子的扩散系数往往大于阴离子的扩散系数。比如，NaCl晶体，其Cl-的扩散活化能约为Na+的两倍。

（4）溶解度与原子价。通常固溶体中溶解度较小的元素，其扩散也较容易。表7.5列出了一些元素在Ag中的最大溶解度和扩散系数。实验还表明，在以一价贵金属为溶剂的合金里，原子价大于溶剂的溶质元素，其扩散活化能小于溶剂金属的扩散活化能，并且溶质的原子序数大，活化能小。

表7.5　某些元素在Ag中的扩散系数（引自潘金生，2011）

（5）组元间的亲和力。组元间的亲和力大，即电负性相差大。这样，溶质原子与溶剂原子结合力大。结果溶质原子的扩散就困难。如表7.6所示，在Pb中固溶的一些元素，当它们与Pb的性质相差较大时，扩散系数也大，而Pb在Pb中的扩散（相当于亲和力最大），其扩散系数即自扩散系数却很小。

表7.6　一些金属在Pb中的扩散系数（引自张联盟，2008）(www.daowen.com)

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（6）在周期表中离基体元素的距离越远，则往往活化能越低，扩散容易。如表7.5所示，Sb离Ag最远，它在Ag中的扩散系数最大。表7.6也可看出这种趋势。

总的说来，在周期表中，一些离基体元素较远的元素，其扩散较容易。但也不是所有扩散元素都是这样。因而，以上组元间性质对扩散系数的影响还是比较复杂的，人们还不是非常清楚它们对扩散系数的影响。这方面的工作还有待进一步地深入研究。

2.组元浓度

图7.6所示的w-Clnr曲线表明D与浓度c有关。实验数据表明，固溶体中的溶质浓度对扩散系数的影响是通过活化能Ea、指前因子D0这两个参数来起作用的。

通常，活化能Ea增加，D0也增加；Ea减小，D0也减小。但这两个参数的变化并不成比例，而且Ea还处于指数项中。因此，浓度改变时，扩散系数可能减小，也可能增加。比如，在Au-Ni合金中，Ni的质量分数增加，各扩散系数D、DAu、DNi均明显下降。在不含C的γ-Fe中，950℃时Fe的自扩散系数为0.5×10-12cm2/s。当γ-Fe中C的质量分数达到1.1%时，Fe的自扩散系数增大到9×10-12cm2/s。实际上，浓度引起的扩散系数，其变化不会超过2～6倍。这主要是由于Ea在变化时，D0也在变化所致。

因此，我们在前面求解扩散微分方程时，将D视为与c无关的常数是不符合实际情况的。在那里，我们仅是为了计算方便才做相应简化的。尽管这种简化与实际不符，但在一些要求不高的场合，做此简化而获得的结果还是可以接受的。而且，这种简化也是科学研究、工程应用常采用的一种方法。

3.杂质（第三组元）

在二元合金中加入杂质（第三组元）会影响合金体系的扩散系数。然而，这种影响比较复杂：有的杂质促进扩散、有的阻碍扩散。比如，在碳钢中加入质量分数为4%的Co可使C在γ-Fe中的扩散系数增大一倍；加入质量分数为3%的Mo或1%的W，则可使C在γ-Fe中的扩散系数减少一半。Ni、Mn的加入则对C在γ-Fe中的扩散系数影响不大。Al-Mg合金中，引入质量分数为2.7%的Zn可使Mg在Al中的扩散速率减半。

杂质的引入还会影响扩散方向。1948年，Darken将单相奥氏体Fe-C合金（C、Si的质量分数分别为0.45%、0.05%）与Fe-C-Si合金（C、Si的质量分数分别为0.49%、3.80%）焊在一起组成扩散偶。初始时，扩散界面两侧C的质量分数非常接近，可以认为C的浓度梯度为零。然后，将扩散偶置于1050℃扩散退火1.109×106s（约13 d）。结果表明，在扩散界面Fe-C-Si合金一侧，C的质量分数下降；而Fe-C合金一侧，C的质量分数增加。这是由于Si的加入使C的化学势上升，故含较多Si的合金中C向含Si很少的合金中做上坡扩散。

杂质影响D主要是通过以下一些途径达到的：改变原有组元的活度，进而影响化学势；产生点阵畸变、改变空位浓度（尤其是不等价离子的引入），从而改变扩散活化能和原子（离子）空位的迁移率；细化晶粒增加了短路扩散的通道等，但若引入的杂质与基体材料形成化合物，则会使扩散活化能增加。