表面与体扩散处理
多应用于红、蓝宝石中,一般用以改善颜色和产生颜色或星光效应。其处理方法大致为,在磨成刻面的宝石坯料表面覆以氧化铝和致色剂(如铁、钛、铬、镍氧化物),在超高温条件下(1800~2000℃)进行加热处理,促使致色元素从表面扩散进入宝石内,而产生一个很薄的颜色层。通常,覆以铁、钛致色剂可形成蓝色薄层;覆以铬致色剂可形成红色薄层;覆以镍、铬致色剂可形成橙黄色薄层。由于高温所造成的表面熔融,宝石须经再次抛光。
近年来,一类据称是铍扩散处理的橙红—橙黄色蓝宝石在市场上面市。与表面扩散处理方法不同在于,铍扩散处理(也称体扩散)在热处理过程中添加了铍化合物,处理后的渗色层厚度较大,甚至整体着色。据相关实验和测试分析资料,超高温(1800~1950℃)、增氧(环境中的氧分压大于晶体中的氧分压时,外来的氧原子沿空位向晶体内扩散)和Be活化剂是导致橙红色—橙黄色蓝宝石致色的主要外因条件,超高温条件下诱生的晶格缺陷(Be2+离子等价或不等价替代Mg2+、Al3+,在替位过程中易产生大量的阳离子空位)是导致橙红—橙黄色蓝宝石呈色的主要内因条件。严格说来,外来的Be2+不属致色离子,它不直接参与橙红色蓝宝石呈色,而是起到一种类似活化剂或拓展空位的作用(见图4-2-6)。
要产生星光效应,则需选择某一温度段进行恒温,使TiO2与Al2O3结合形成Ti-Al化合物,并以微针丝状的形式析出(见图4-2-7)。事实上,表面扩散处理机理亦十分复杂,它与宝石的晶格扩张、热缺陷、空位密切相关,并明显受控于致色离子的性质和浓度、扩散处理温度等诸多因素。
图4-2-6 扩散处理蓝宝石
(a)铍扩散处理;(b)铁钛扩散处理
图4-2-7 扩散处理星光蓝宝石
扩散可以分类为很多不同种类的扩散,其需要和状态大体不相同。有些扩散需要介质,而有些则需要能量。因此不能将不同种类的扩散一概而论。有生物学扩散、化学扩散、物理学扩散,等等。
扩散现象:不同物体互相接触时彼此进入对方的现象叫扩散。
布朗运动:
是指悬浮在液体中的花粉颗粒永不停息地做无规则运动。它并不是分子本身的运动,液体分子的无规则运动是布朗运动产生的原因,布朗运动虽不是分子的运动,但其无规则性正反映了液体分子运动的无规则性。
1、布朗运动的剧烈程度与颗粒大小和温度有关。颗粒越小,温度越高,布朗运动越明显。
2、实验中描绘出的是某固体微粒每隔30秒的位置的连线,不是该微粒的运动轨迹。
3、布朗运动产生的原因是液体分子对小颗粒碰撞时产生冲力不平衡引起的。
扩散是晶体中平衡位置上快速振动的原子,可借热激发获得能量,克服势垒而迁移到近邻位置。
因为热能的定域涨落是随几的,所以由热激发引起的原子迁移也是随几漫步型的布朗运动。扩散是固体中惟一的一种传质过程。
绝大多数高温固态反应,如固溶、沉淀、相变、再结晶,晶粒长大、蠕变、烧结、压焊等都是借固态扩散过程完成的。
完整晶体中的原子不能扩散,扩散过程必伴随着点缺陷(包括点阵空位、自填隙原子、填隙杂质原子)的输运。空位和自填隙原子可由热激发产生,所以常称为热缺陷,它们也会在较低温度下辐照或范性变形时产生,并冻结在晶体之中。
扩展资料
晶体学中,扩散是物质内质点运动的基本方式,当温度高于绝对零度时,任何物系内的质点都在作热运动。当物质内有梯度(化学位、浓度、应力梯度等)存在时,由于热运动而导致质点定向迁移即所谓的扩散。因此,扩散是一种传质过程,宏观上表现出物质的定向迁移。
在气体和液体中,物质的传递方式除扩散外还可以通过对流等方式进行;在固体中,扩散往往是物质传递的唯一方式。
扩散的本质是质点的无规则运动。晶体中缺陷的产生与复合就是一种宏观上无质点定向迁移的无序扩散。晶体结构的主要特征是其原子或离子的规则排列。
然而实际晶体中原子或离子的排列总是或多或少地偏离了严格的周期性。在热起伏的过程中,晶体的某些原子或离子由于振动剧烈而脱离格点进入晶格中的间隙位置或晶体表面,同时在晶体内部留下空位。
显然,这些处于间隙位置上的原子或原格点上留下来的空位并不会永久固定下来,它们将可以从热涨落的过程中重新获取能量,在晶体结构中不断地改变位置而出现由一处向另一处的无规则迁移运动。
在日常生活和生产过程中遇到的大气污染、氧气罐泄漏等现象,则是有梯度存在情况下,气体在气体介质、液体在固体介质中以及气体在固体介质中的定向迁移即扩散过程。由此可见,扩散现象是普遍存在的。
气体分子热运动的速率很大,分子间极为频繁 地互相碰撞,每个分子的运动轨迹都是无规则 的杂乱折线。温度越高,分子运动就越激烈。 在0℃时空气分子的平均速率约为400米/秒,但 是,由于极为频繁的碰撞,分子速度的大小和 方向时刻都在改变,气体分子沿一定方向迁移 的速度就相当慢,所以气体扩散的速度比气体 分子运动的速度要慢得多。
固体分子间的作用力很大,绝大多数分子只能 在各自的平衡位置附近振动,这是固体分子热 运动的基本形式。但是,在一定温度下,固体 里也总有一些分子的速度较大,具有足够的能 量脱离平衡位置。这些分子不仅能从一处移到 另一处,而且有的还能进入相邻物体,这就是 固体发生扩散的原因。固体的扩散在金属的表 面处理和半导体材料生产上很有用处,例如, 钢件的表面渗碳法(提高钢件的硬度)、渗铝法( 提高钢件的耐热性),都利用了扩散现象;在半 导体工艺中利用扩散法渗入微量的杂质,以达 到控制半导体性能的目的。
液体分子的热运动情况跟固体相似,其主要形 式也是振动。但除振动外,还会发生移动,这 使得液体有一定体积而无一定形状,具有流动 性,同时,其扩散速度也大于固体。
物理意义
将装有两种不同气体的两个容器连通,经过一 段时间,两种气体就在这两个容器中混合均匀 ,这种现象叫做扩散。用密度不同的同种气体 实验,扩散也会发生,其结果是整个容器中气 体密度处处相同。在液体间和固体间也会发生 扩散现象。例如清水中滴入几滴红墨水,过一 段时间,水就都染上红色;又如把两块不同的 金属紧压在一起,经过较长时间后,每块金属 的接触面内部都可发现另一种金属的成份。
在扩散过程中,气体分子从密度较大的区域移 向密度较小的区域,经过一段时间的掺和,密 度分布趋向均匀。在扩散过程中,迁移的分子 不是单一方向的,只是密度大的区域向密度小 的区城迁移的分子数,多于密度小的区域向密 度大的区域迁移的分子数。
实质
扩散现象是气体分子的内迁移现象。从微观上 分析是大量气体分子做无规则热运动时,分子 之间发生相互碰撞的结果。由于不同空间区域 的分子密度分布不均匀,分子发生碰撞的情况 也不同。这种碰撞迫使密度大的区域的分子向 密度小的区域转移,最后达到均匀的密度分布 。
扩散现象是指物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移直到均匀分布的现象,速率与物质的浓度梯度成正比。
扩散现象是一个基于分子热运动的输运现象,是分子通过布朗运动从高浓度区域(或高化势)向低浓度区域(或低化势)的运输的过程。它是趋向于热平衡态的驰豫过程,是熵驱动的过程。
在扩散过程中,气体分子从密度较大的区域移向密度较小的区域,经过一段时间的掺和,密度分布趋向均匀。在扩散过程中,迁移的分子不是单一方向的,只是密度大的区域向密度小的区城迁移的分子数,多于密度小的区域向密度大的区域迁移的分子数。
扩展资料:
类型
1、主动自力
生物扩散包括主动(自力)和被动(借外力)两类。缺乏行动能力的微生物和植物大多靠被动传布〔见传播(植物)〕,动物则多行主动扩散。
2、主动扩散
生物的生存繁衍需要空间、食物和配偶等条件。生物个体过于稠密时,对空间的需要不易满足,食源不足及环境恶化会限制种群的发展。与植物相比,动物具有主动寻找生存空间、食源和躲避危险的能力。
动物的主动扩散多发生在生殖期。许多鸟、兽在交配季节四处寻找交配和生育的场所,当其出生地附近的空间多被占据时,就被迫远距离扩散。其中多数个体往往会因遇到不利环境而死亡,但只要少数个体遇到食源丰富且天敌稀少的合适生境,便可能建立起新的种群,使种的分布区扩大。
参考资料来源:百度百科-扩散现象
扩散是指某种物质的
分子
通过不规则运动、扩散运动而进入到其他物质里的过程;
气体扩散是指某种
气体
分子通过扩散运动而进入到其它气体里;
因为气体分子的不规则运动比较激烈,所以扩散比较明显;