雜質擴散激活能

固體中原子的擴散與温度有很大的關係，即擴散係數D與温度T之間存在指數函數關係：D=Do exp(－Ea/kT)，其中Ea就是原子擴散的激活能。隨着温度的升高，擴散係數急劇增大；擴散激活能越大，擴散係數越小。

由於固體中原子的擴散需要通過空位或者間隙原子這些所謂熱缺陷的產生來實現，所以擴散的激活能在本質上也就是形成熱缺陷所需要的能量。

一般，擴散激活能都比較高，即擴散比較困難，並從而固體中原子的擴散通常需要在較高的温度下才能進行。只有那些半徑較小的原子，在固體中是通過晶格間隙來擴散的，才具有較小的激活能（例如Au原子在Si中的擴散）。

擴散激活能的物理意義是原子躍遷過程中必須克服周圍原子對其的阻礙，即必須克服勢壘。

激活能就是使晶體原子離開平衡位置遷移到另一個新的平衡或非平衡位置所需要的能量。

亦稱為“活化能”。為了開始某一物理化學過程 (例如塑性流動、原子擴散、化學反應、形成空位等) 所需要克服的能量。此能量可以由體系本身具有的能量起伏提供，也可由外界提供。激活能越小，則該過程就越容易進行。

激活能是晶體中晶格點陣上的原子運動到另一點陣或間隙位置時所需的能量，是反映温度應力對產品壽命影響的一種指標。對物質而言，它從正常的未失效狀態向失效狀態轉換的過程中存在着勢壘。這就是激活能。激活能越小，失效的物理過程越容易進行。激活能越大，加速係數越大，越容易被加速而失效。

原子產生振動躍遷的兩個原因是：激活能和缺陷集中。

激活能產生原因：原子從一個平衡位置躍遷到另一個平衡位置時，其相鄰的其他原子必須被擠壓短暫的離開平衡位置，所以需要激活能。

克服能壘所必須的額外能量才能實現原子從一個平衡位置到另一個平衡位置的基本躍遷，這部分能量稱為擴散激活能。

擴散激活能用Q來表示，對於間隙擴散，Q表示每mol間隙原子跳躍時需越過的勢壘，對空位擴散，Q表示阿伏伽德羅常數個空位形成能加上每mol原子向空位跳躍時需越過的勢壘。

由於輕量化和節能的要求，鎂合金在汽車和航空航天工業中越來越受到人們的關注。在鎂合金的凝固、熱處理和沉澱析出過程中的組織演變與擴散息息相關，另外擴散對鎂合金的其他宏觀性能也起重要的作用，如塑性變形、鑄造性能、高温強度和抗蠕變性能。因此，需要準確的擴散數據來指導鎂合金的加工製備過程 ^[1]  。

將金屬視為一各向同性的、無限大的、均勻的連續彈性介質，利用彈性偶極子的概念，計算了在體心立方金屬Fe，W，Mo，Ta，Nb中，間隙雜質原子C，N，O，H在四面體及八面體位置上的位置能。

計算結果表明,除了H在W，Mo，Ta，Nb中是佔據四面體位置外，其餘的情況都是佔據八面體位置，並求得了判定間隙原子是處在四面體抑八面體位置的臨界半徑。後一部分計算了間隙原子在八面體位置間擴散的激活能。所得的結論都與前人的實驗結果較好地接近 ^[2]  。