固态反应周期层片型结构是目前为止发现的最为复杂的固态反应扩散现象。由于层片与层片之间存在相互吻合的形貌特征,因此该结构的形成被认为与原子互扩散过程产生的扩散应力有关,但其确切的形成机理一直是一个谜,二十年来没有得到合理解释。申请者认为,固态反应周期层片型结构形成机理的理解之所以如此困难,其根本原因在于经典扩散理论的局限性。只有首先突破经典理论,建立能够处理扩散应力应变的固体互扩散生长理论,该结构的
固态反应周期层片型结构是目前为止发现的最为复杂的固态反应扩散现象。课题系统地研究了目前已知所有的固态反应周期层片型结构,提出了新的固体互扩散生长理论,建立了界面力学失稳模型。理论模型成功地解释了固态反应周期层片型结构的形成机理,并给出了该结构动力学生长的定量描述。场致发射高倍扫描电镜实验表明,Mg/SiO2反应扩散系统反应前沿的层片结构是由MgO相以束集相连的方式在Mg2Si相中连续分布,同时实验证实了反应扩散系统Mg/SiO2属于扩散(系数)控制,夹具施压反应扩散系统Zn/Fe3Si属于混合控制。课题研究工作为固态反应周期层片型结构的形貌控制及未来实际应用奠定了基础,并为扩散基础理论处理化学计量比相的生长以及扩散应力等问题开辟了新的途径。本课题培养硕士研究生2名,在Diffusion & Defect Forum 等国际刊物上发表论文3篇,先后应邀参加国际学术会议并作报告2次,支持建立了国内第一个固态反应与扩散实验室。