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扩散动力学与微观结构演化

共计 30 章节
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01
课程导入
学习目标 · 核心概念 · 整体框架
课程导入学习目标
02
扩散基础
菲克定律（第一 · 第二定律） · 扩散系数
扩散基础菲克定律
03
原子扩散机制
空位机制 · 间隙机制 · 交换机制
原子扩散机制空位机制
04
热力学驱动力
化学势梯度 · 活度 · 扩散驱动力与菲克定律的广义形式
热力学驱动力化学势梯度
05
扩散系数与温度关系
Arrhenius方程 · 扩散激活能 · 频率因子
扩散系数温度关系
06
扩散方程求解方法
误差函数解 · 分离变量法 · 数值求解（有限差分法）在典型边界条件…
扩散方程求解方法误差函数解
07
多组分扩散
Onsager唯象方程 · 交叉扩散系数 · 扩散耦合效应
多组分扩散Onsager
08
扩散与晶体缺陷
点缺陷（空位 · 间隙原子）对扩散的影响 · 位错
扩散晶体缺陷
09
晶界扩散与表面扩散
C型 · B型 · A型动力学
晶界扩散表面扩散
10
扩散与相变
扩散控制型相变（如沉淀 · 共析转变）的动力学特征 · Avrami方程
扩散相变
11
微观结构演化基础
晶粒 · 相 · 界面
微观结构演化基础晶粒
12
形核与长大理论
均匀形核 · 非均匀形核 · 形核率
形核长大理论
13
Ostwald熟化
Lifshitz-Slyozov-W… · 粒子粗化动力学 · 尺寸分布演化
Ostwald熟化
14
Spinodal分解
失稳分解的扩散方程 · 浓度波演化 · 微观结构周期性调制
Spinodal分解
15
相场方法入门
序参量 · 自由能泛函 · Cahn-Hilliard方程与Al…
相场方法入门序参量
16
相场模拟实践
一维/二维相场模拟扩散与相分离 · 参数设置与结果分析
相场模拟实践一维
17
蒙特卡洛方法
动力学蒙特卡洛（KMC）模拟原子扩散… · 事件概率与时间步长
蒙特卡洛方法KMC
18
分子动力学模拟
原子间势函数 · 扩散系数计算 · 微观结构演化轨迹分析
分子动力学模拟原子间势函数
19
扩散与析出强化
析出相形核长大对材料力学性能的影响 · 时效处理中的扩散控制
扩散析出强化
20
扩散与氧化/腐蚀
高温氧化动力学 · 氧化层生长 · 扩散控制的腐蚀过程
扩散氧化
21
扩散与烧结
固相烧结的扩散机制（表面扩散 · 晶界扩散 · 体积扩散）
扩散烧结
22
扩散与半导体工艺
掺杂扩散 · 离子注入后退火 · 扩散阻挡层设计
扩散半导体工艺
23
扩散与电池材料
锂离子电池中锂的扩散动力学 · 电极材料微观结构演化与性能衰减
扩散电池材料
24
扩散与氢脆
氢在金属中的扩散 · 陷阱效应 · 氢致开裂的微观机制
扩散氢脆
25
实验表征技术
扩散偶法 · 放射性示踪剂 · 二次离子质谱（SIMS）
实验表征技术扩散偶法
26
微观结构表征技术
光学显微镜 · 扫描电镜（SEM） · 透射电镜（TEM）
微观结构表征技术光学显微镜
27
常见问题与误区
扩散系数单位混淆 · 边界条件误用 · 模拟参数不合理
常见问题误区
28
案例实战
扩散偶实验数据分析与扩散系数提取 · 结合模拟验证
案例实战扩散偶实验数据分…
29
案例实战
相场模拟Ni-Al合金沉淀演化 · 分析粒子尺寸分布与粗化指数
案例实战Ni-Al
30
综合提升与前沿
机器学习在扩散系数预测与微观结构演化… · 多尺度模拟耦合策略 · 课程总结与展望
综合提升前沿