無(wú)機(jī)非金屬材料作業(yè)

1、Zhengzhou University of Light Industry1P365 4P365 4、試從擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、試從擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、晶粒尺寸晶粒尺寸、擴(kuò)散物濃度擴(kuò)散物濃度、雜質(zhì)等方面分析影響擴(kuò)散的因素。、雜質(zhì)等方面分析影響擴(kuò)散的因素。解：解：1 1）擴(kuò)散介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響）擴(kuò)散介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響 擴(kuò)散介質(zhì)結(jié)構(gòu)越緊密，擴(kuò)散越困難，反之亦然：對(duì)于形成固溶體系統(tǒng)，擴(kuò)散介質(zhì)結(jié)構(gòu)越緊密，擴(kuò)散越困難，反之亦然：對(duì)于形成固溶體系統(tǒng)，則固溶體結(jié)構(gòu)類型對(duì)擴(kuò)散有著顯著影響。例如，間隙型固溶體比置換型容則固溶體結(jié)構(gòu)類型對(duì)擴(kuò)散有著顯著影響。例如，間隙型固溶體比置換型容易擴(kuò)散。易擴(kuò)散。 2 2）擴(kuò)散相與

2、擴(kuò)散介質(zhì)的性質(zhì)差異）擴(kuò)散相與擴(kuò)散介質(zhì)的性質(zhì)差異 一般說(shuō)來(lái)，擴(kuò)散相與擴(kuò)散介質(zhì)性質(zhì)差異越大，擴(kuò)散系數(shù)也越大。這是一般說(shuō)來(lái)，擴(kuò)散相與擴(kuò)散介質(zhì)性質(zhì)差異越大，擴(kuò)散系數(shù)也越大。這是因?yàn)楫?dāng)擴(kuò)散介質(zhì)原子附近的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生畸變時(shí)，就較易形成空位和降低擴(kuò)因?yàn)楫?dāng)擴(kuò)散介質(zhì)原子附近的應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生畸變時(shí)，就較易形成空位和降低擴(kuò)散活化能而有利于擴(kuò)散。擴(kuò)散原子與介質(zhì)原子間性質(zhì)差異越大，引起應(yīng)力散活化能而有利于擴(kuò)散。擴(kuò)散原子與介質(zhì)原子間性質(zhì)差異越大，引起應(yīng)力場(chǎng)的畸變也愈烈，擴(kuò)散系數(shù)也就愈大。場(chǎng)的畸變也愈烈，擴(kuò)散系數(shù)也就愈大。 3 3）雜質(zhì)的影響）雜質(zhì)的影響 摻雜引起缺陷，從而影響擴(kuò)散。純化學(xué)計(jì)量化合物，本征擴(kuò)散活化能摻雜引起缺陷，

3、從而影響擴(kuò)散。純化學(xué)計(jì)量化合物，本征擴(kuò)散活化能很高，擴(kuò)散不易發(fā)生。人為摻雜，引入高價(jià)陽(yáng)離子：造成晶格中出現(xiàn)陽(yáng)離很高，擴(kuò)散不易發(fā)生。人為摻雜，引入高價(jià)陽(yáng)離子：造成晶格中出現(xiàn)陽(yáng)離子空位并產(chǎn)生晶格畸變，可使陽(yáng)離子擴(kuò)散系數(shù)增大，較高溫度下，雜質(zhì)擴(kuò)子空位并產(chǎn)生晶格畸變，可使陽(yáng)離子擴(kuò)散系數(shù)增大，較高溫度下，雜質(zhì)擴(kuò)散的影響仍超過(guò)本征擴(kuò)散，即本征與非本征擴(kuò)散的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)升高。散的影響仍超過(guò)本征擴(kuò)散，即本征與非本征擴(kuò)散的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)升高。Zhengzhou University of Light Industry2補(bǔ)：濃度差會(huì)引起擴(kuò)散，擴(kuò)散是否總是從高濃度處補(bǔ)：濃度差會(huì)引起擴(kuò)散，擴(kuò)散是否總是從高濃度處向低濃度處進(jìn)

4、行向低濃度處進(jìn)行? ?為什么為什么? ?解：不是。解：不是。 擴(kuò)散是由于梯度差所引起的，而濃度差只是梯擴(kuò)散是由于梯度差所引起的，而濃度差只是梯度差的一種。當(dāng)另外一種梯度差，比如應(yīng)力差的度差的一種。當(dāng)另外一種梯度差，比如應(yīng)力差的影響大于濃度差，擴(kuò)散則會(huì)從低濃度向高濃度進(jìn)影響大于濃度差，擴(kuò)散則會(huì)從低濃度向高濃度進(jìn)行。行。Zhengzhou University of Light Industry3P365 9P365 9、欲使、欲使CaCa2+2+在在CaOCaO中的擴(kuò)散直至中的擴(kuò)散直至CaOCaO的熔點(diǎn)的熔點(diǎn)（26002600）時(shí)都是非本質(zhì)擴(kuò)散，要求三價(jià)離子有）時(shí)都是非本質(zhì)擴(kuò)散，要求三價(jià)離子有什

5、么樣的濃度？已知什么樣的濃度？已知CaOCaO肖特基缺陷形成能為肖特基缺陷形成能為6eV6eV。Zhengzhou University of Light Industry4P342 3P342 3、如在液相中形成邊長(zhǎng)為如在液相中形成邊長(zhǎng)為a a的立方體晶核時(shí)，的立方體晶核時(shí)，求出此時(shí)晶核的臨界立方體邊長(zhǎng)求出此時(shí)晶核的臨界立方體邊長(zhǎng)a a* *和和G GK K* *。為什么立為什么立方體的方體的G GK K * *大于球形晶核的大于球形晶核的G G* *? ?Zhengzhou University of Light Industry5Zhengzhou University of Light

6、 Industry6Zhengzhou University of Light Industry7補(bǔ)：熔體冷卻結(jié)晶過(guò)程中，在補(bǔ)：熔體冷卻結(jié)晶過(guò)程中，在10001000時(shí)，單位體積自時(shí)，單位體積自由焓變化由焓變化G GV V - -418418J/cmJ/cm3 3；在；在900900時(shí)是時(shí)是-2090-2090J/cmJ/cm3 3。設(shè)固液界面能設(shè)固液界面能5 510105 5J/cmJ/cm2 2，求：（，求：（1 1）在）在900900和和10001000時(shí)的臨界晶核半徑；（時(shí)的臨界晶核半徑；（2 2）在）在900900和和10001000時(shí)時(shí)進(jìn)行相變所需的能量。進(jìn)行相變所需的能量。 Zh

7、engzhou University of Light Industry8Zhengzhou University of Light Industry9補(bǔ)：鐵的原子量為補(bǔ)：鐵的原子量為55.84，密度為，密度為7.3g/cm3，熔點(diǎn)為，熔點(diǎn)為1593，熔化熱為，熔化熱為11495J/mol，固液界面能為，固液界面能為2.04105J/cm2，試求在過(guò)冷度為，試求在過(guò)冷度為10、100時(shí)的時(shí)的臨界晶核大小，并估計(jì)這些晶核分別由多少個(gè)晶胞所臨界晶核大小，并估計(jì)這些晶核分別由多少個(gè)晶胞所組 成 （ 已 知 鐵 為 體 心 立 方 晶 格 ， 晶 格 常 數(shù)組 成 （ 已 知 鐵 為 體 心 立 方

8、晶 格 ， 晶 格 常 數(shù) a 0.305nm）。）。 Zhengzhou University of Light Industry10P343 6P343 6、使用圖例說(shuō)明過(guò)冷度對(duì)核化、晶化速率、使用圖例說(shuō)明過(guò)冷度對(duì)核化、晶化速率、析晶范圍、析晶數(shù)量和晶粒尺寸等的影響。析晶范圍、析晶數(shù)量和晶粒尺寸等的影響。Zhengzhou University of Light Industry11補(bǔ)：為什么在成核一生長(zhǎng)機(jī)理相變中，要有補(bǔ)：為什么在成核一生長(zhǎng)機(jī)理相變中，要有一點(diǎn)過(guò)冷或過(guò)熱才能發(fā)生相變一點(diǎn)過(guò)冷或過(guò)熱才能發(fā)生相變? ?什么情況下什么情況下需過(guò)冷，什么情況下需過(guò)熱？需過(guò)冷，什么情況下需過(guò)熱？補(bǔ)：

9、補(bǔ)：Zhengzhou University of Light Industry12P387 2P387 2、比較楊德方程、金斯特林格方程優(yōu)缺點(diǎn)及、比較楊德方程、金斯特林格方程優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件。其適用條件。 兩個(gè)方程都只適用穩(wěn)定擴(kuò)散的情況。兩個(gè)方程都只適用穩(wěn)定擴(kuò)散的情況。 楊德?tīng)柗匠淘诜磻?yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊德?tīng)柗匠淘诜磻?yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒截面始終不變。因而只適楊氏模型中假設(shè)球形顆粒截面始終不變。因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。 金斯格林方程考慮了在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面面金斯格林方程考慮了在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面面積隨反應(yīng)過(guò)程變化這

10、一事實(shí)，因而金氏方程適用范積隨反應(yīng)過(guò)程變化這一事實(shí)，因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。Zhengzhou University of Light Industry13P387 8P387 8、粒徑為、粒徑為1m1m球狀球狀A(yù)lAl2 2O O3 3由過(guò)量的由過(guò)量的MgOMgO微粒包微粒包圍，觀察尖晶石的形成，在恒定溫度下，第圍，觀察尖晶石的形成，在恒定溫度下，第1h1h有有2020的的AlAl2 2O O3 3起了反應(yīng)，計(jì)算完全反應(yīng)的時(shí)間。（起了反應(yīng)，計(jì)算完全反應(yīng)的時(shí)間。（1 1） 用楊德方程計(jì)算；（用楊德方程計(jì)算；（2 2） 用金斯特林格方程計(jì)算。

11、用金斯特林格方程計(jì)算。Zhengzhou University of Light Industry14Zhengzhou University of Light Industry15Zhengzhou University of Light Industry16P387 11P387 11、平均粒徑為、平均粒徑為1m1m的的MgOMgO粉料與粉料與AlAl2 2O O3 3粉料以粉料以1 1：1 1摩爾比配料并均勻混合。將原料在摩爾比配料并均勻混合。將原料在13001300恒溫恒溫3600h3600h后，有后，有0.3mol0.3mol的粉粒發(fā)生反應(yīng)生成的粉粒發(fā)生反應(yīng)生成MgAlMgAl2 2O O4 4, ,該該固相反應(yīng)為擴(kuò)散控制的反應(yīng)。試求固相反應(yīng)為擴(kuò)散控制的反應(yīng)。試求300h300h后，反應(yīng)完后，反應(yīng)完成的摩爾分?jǐn)?shù)及反應(yīng)全部完成所需時(shí)間。成的摩爾分?jǐn)?shù)及反應(yīng)全部完成所需時(shí)間。Zhengzhou University of Light Industry17補(bǔ)：由補(bǔ)：由AlAl2 2O O3 3和和SiOSiO2 2粉末形成莫來(lái)石反應(yīng)，由擴(kuò)散控粉末形成莫來(lái)石反應(yīng)，由擴(kuò)散控制并符合揚(yáng)德方程，實(shí)驗(yàn)在溫度保持不變的條件制并符合揚(yáng)德方程，實(shí)驗(yàn)在溫度保持不變的條件下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行下，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行1h1h的時(shí)候，測(cè)知已有的時(shí)候，測(cè)知已有1515的反應(yīng)的反應(yīng)物發(fā)生了