Diffusie in vaste stoffen vindt plaats via verschillende mechanismen, afhankelijk van het type vaste stof en de omstandigheden waaronder diffusie plaatsvindt. Hier zijn enkele belangrijke diffusiemechanismen in vaste stoffen:

1. Leegstanddiffusie:In kristallijne vaste stoffen kan diffusie plaatsvinden door de beweging van lege roosterlocaties, ook wel vacatures genoemd. Atomen of ionen die aan een vacature grenzen, kunnen naar de vacature verhuizen en in feite naar een nieuwe positie in het rooster 'springen'. Dit mechanisme is gebruikelijk bij metalen en eenvoudige ionische kristallen.

2. Interstitiële diffusie:In vaste stoffen met interstitiële locaties, dit zijn ruimtes tussen atomen of ionen in het rooster, kan diffusie plaatsvinden door de beweging van kleine atomen of ionen naar deze interstitiële locaties. Dit mechanisme wordt vaak waargenomen in legeringen en interstitiële verbindingen.

3. Dislocatiediffusie:Dislocaties zijn defecten in het kristalrooster waar atomen niet goed uitgelijnd zijn. Diffusie langs dislocaties kan veel sneller zijn dan diffusie door het reguliere rooster, omdat dislocaties een pad bieden voor atomen om gemakkelijker te bewegen. Dit mechanisme is vooral belangrijk bij plastische vervorming en kruip van vaste stoffen.

4. Oppervlaktediffusie:Diffusie kan ook plaatsvinden op het oppervlak van vaste stoffen. Oppervlakteatomen of ionen hebben een hogere mobiliteit vanwege de afwezigheid van beperkingen van naburige atomen in de bulk. Oppervlaktediffusie is vaak betrokken bij oppervlakteprocessen zoals kristalgroei, dunnefilmvorming en sinteren.

5. Korrelgrensdiffusie:In polykristallijne vaste stoffen zijn korrelgrenzen grensvlakken tussen verschillende kristalkorrels met verschillende oriëntaties. Diffusie langs korrelgrenzen kan worden verbeterd vanwege de structurele wanorde en hogere mobiliteit van atomen op deze grensvlakken. Korrelgrensdiffusie speelt een cruciale rol bij verschillende processen zoals korrelgroei, herkristallisatie en fasetransformaties.

De diffusiesnelheid in vaste stoffen wordt doorgaans beïnvloed door verschillende factoren, waaronder temperatuur, de concentratiegradiënt van de diffunderende soort, de kristalstructuur en de aanwezigheid van defecten of onzuiverheden. Hogere temperaturen verhogen doorgaans de diffusiesnelheid, terwijl de aanwezigheid van obstakels of complexe kristalstructuren de diffusie kunnen belemmeren.