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1、材料科学根底习题1 .固体硫有两种晶型(单斜硫、斜方硫),因此硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实骏有无问题。2 .图1是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。KE是晶型I的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型In的升华曲线，答复以下问题：(1)在图中标明各相的相区，并把图中各无变点的平衡特征用式子表示出来。(2)系统中哪种晶型为稳定相？那种晶型为介稳相？(3)各晶型之间的转变是单向转变还是双向转变？3 .在SiO2系统相图中，找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。4 .根据A12O3SiO2系统相图说明：(1)铝硅质耐火材
2、料，硅片(含SiO298%)、粘土砖(含A12O33550%)、商铝片(含A12O36090%)、刚玉片(含A12O390%)内，各有哪些主要的晶相。(2)为了保持校高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么？假设耐火材料出现40%液相使软化不能使用，试计算含4(HmOI)AI203的粘土转的最高使用温度。5 .在CaO-SiOZ系统与A12O3-SiO2系统中SiO2的液相线都很陡，为什么在硅转中可挣人的2%的CaO作矿化剂而不会降低硅转的耐火度，但在硅片中却要严格防止原料中混入A12O3否那么会使硅砖耐火度大大下降。6 .加热粘土矿物高岭石(A12O32SiO22H2O)至600C时，高岭石分解为
3、水蒸气和A12O32SiO2,继续加热到1595*C时会发生什么变化？在这温度下长时间保温到达平衡，系统的相组成如何？当系统生成40%液相时，应到达什么温度？在什么温度下该粘土完全熔融?7 .图2是最简单的三元系统投影图，图中等温线从i温到低温的次序是t6X5t4X3X2tl根据此投影图答复：(1)三个组分A、B、C熔点的上下次序是怎样排列的。(2)各液相面下降的陡势如何？那一个最陡？那一个最平坦？(3)指出组成为65%A,15B,20%C的系统的相组成点，此系统在什么温度下开始结晶？结晶过程怎样？说明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段中发生的变化过程(4)计算第一次析晶过程析出晶相的百分数
4、是多少？第二次析晶过程结束时，系统的相组成如何？结晶结束时系统的相组成又如何？8 .图(3)为生成二个一致熔融二元化合物的三元系统，据图答复以下问题：(1)可将其划分为几个简单的三元系统？(2)标出图中各边界及相区界线上温度下降方向，(3)判断各无变量点的性质，并将它们的平衡特征式子表示出来。9 .图(4)是生成一致熔融二元化合物(BC)的三元系统投影图。设有组成为：A:35%,B:35%,C:30%的熔体，试确定其在图中的位置。冷却时该熔体在何温度下开始析出晶体。10 .如图ABC三元系统相图，根据相图答复以下问题：1 .在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2
5、.判断化合物D、M的性质；3,写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4,写出组成点G在完全平衡条件下的冷却结晶过程；5.写出组成点H在完全平衡条件下进行加热时，开始出现液相的温度和完全熔融的温度；写出完全平衡条件下进行冷却，结晶结束时各物质的百分含量用线段比表示。11 .根据图(6)答复以下问题：(1)说明化合物Sl、S2的性质；(2)在图中划分分三元系统及用箭头指示出各界线的温度下降方向及性质；(3)指出各无变点的性质并写出各点的平衡关系；(4)写出1、3组成的熔体的冷却结晶过程(说明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段系统中发生的变化过程)。并总结判断结晶产物和结晶过程结束点的规律
6、；(5)计算熔体1结晶结束时各相百分含量，假设在第三次结晶过程开始前将其急冷却(这时液相凝固成为玻璃相)各相的百分含量又如何?(用线段表示即可)；(6)加熬组成2的三元混合物将于哪一点温度开始出现液相？在该温度下生成的最大液相量是多少？在什么温度下完全熔融?写出它的加热过程。12 .以下图为具有化合物生成的三元系统相图，根据此三元系统相图解答以下问题判断各化合物的性质；(2)用箭头表示相区界线温度变化方向及界线性质；(3)划分副三角形，并写出各三元无变量点的平衡过程及性质；(4)用标准化写法写出M点对应组分的平衡结晶过程；N点对应的三元组成点加热时在那一点温度下开始出现？哪一点温度下完全熔化？
7、13 .根据图(7)答复以下问题：(1)用箭头标出各界线的温度下降方向及性质；(2)指出各无变点的性质，并写出其平衡关系；(3)写出熔体M的结晶过程，说明液相离开R点的原因；(4)画出AB、BC二元系统相图。14,比拟各种三元无变量点(低共熔点，双升点，双降点，过渡点和多晶转变点)的特点。写出它们的相平衡关系。15.对课本的MgoA12O3Si02系统和K2OA12O3-SiO2系统相图划分副三角形。16.参看CaO-A12O3-Si02系统相图，答复以下问题：(1)姐成为66%CaO,26%Si02,8%A12O3,即书中3点的水泥配料将于什么温度开始出现液相？这时生成的最大液相量是多少(根
8、据详6图CaO-C2S-C12A4局部系统计算)。(2)为了得到较高的C2S含量，题(1)组成的水泥烧成后急冷好，还是缓冷让其充分结晶好？(3)欲得到题(1)组成的水泥，假设只用高岭土和石灰石(A12O32Si022H20和CaCO3)配料，能否得到该水泥的组成点？为什么？假设不能，需要参加何种原料？并计算出所需各种原料的百分含量。17.根据Na2O-CaO-SiO2系统相图答复：(1)组成为13%Na2O,13%CaO,74%SiO2玻璃配合料将于什么温度熔化？在什么温度完全熔融?(2)上面组成的玻璃，当加热到1050*C,1000C,900C,800C时，可能会析出什么晶体？(3)NC2S
9、6晶体加热时是否会不一致熔化？分解出什么晶体，熔化温度如何？18.在陶先生产中一般出现35%液相就足以使无坯玻化。而当液相到达45%时，将使无坯变形，成为过烧。根据课本MgO-A12O3-SiO2具体计算含10%偏赤岭，90%偏滑石的配料的烧成温度范围。19.计算含50%高岭石，30%长石，20%石英的一个瓷器配方在1250C烧成到达平衡时的相组成及各相的相对量。20.根据课本图K20-A12O3-SiO2系统相图。如果要使光器中仅含有40%莫来石晶相及60%的玻璃相、原料中应含K2O假设干？假设仅从长石石中获得，K2O原料中长石的配比应是多少？21.南铝水泥的配料通常选择在CA相区范围内，生
10、产时常烧至熔融后冷却制得，高铝水泥主要矿物CA,而C2AS没有水硬性，因此希望水泥中不含C2AS。这样在CA相区内应取什么范围的配料才好，为什么(注恚生产时不可能完全平衡.而会出现独立结晶过程)?复习提纲(1)根本概念：相图、自由度、组元数与独立组元数、吉布斯向库、杠杆规那么、初品区规那么、三角形规那么、背向线规那么、切线规那么；(2)掌握相图的表示方法，包括单元系统相图、二元系统相图、三元系统相图；对于单元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子；对于二元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子，掌握冷却结晶过程的分析以及过程量的计算；对于三元系妩相图
11、，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子，掌握冷却结晶过程的分析以及过程量的计算。1.解释并区分以下概念：(1)稳定扩散与不稳定扩散；(2)本征扩散与非本征扩散；(3自扩散与互扩散；(4)扩散系数与扩散通量。2浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行？为什么？3,当锌向铜内扩散时，在X点处锌的含量为2.5x1017个锌原子/cm3,300C时每分钟每mm2要扩散60个伴原子，求与X点相距2mm处锌原子的浓度。锌在铜内的扩散体系中DO=O.34xl0-14m2/s;Q=4.5kcal/mol4.在钢棒的外表，每20个铁的晶胞中含有一个碳原子，在离外表Imln处每30个铁
12、的晶胞中含有一个碳原子，知铁为面心立方结构(a=0365nm),1000C时碳的扩散系数为310-ln2s,求每分钟内因扩散通过单位晶胞的碳原子数是多少？5.在恒定源条件下820C时，刚经1小时的渗碳，可得到一定厚度的外表渗碳层，假设在同样条件下，要得到两倍厚度的渗碳层需要几个小时？6.在不稳定扩散条件下800oC时，在钢中渗破100分钟可得到适宜厚度的渗碳层，假设在IooOOC时要得到J同样厚度的渗碳层,需要多少时间D0=2.4xl012m2/sec;DlOOo*C=3xlOllm2/sec)?7.在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，假设在1600K温度下，保持硼在硅单晶外表的浓度恒
13、定(恒定源半无限扩散)，要求距外表103cm深度处硼的浓度是外表浓度的一半，问需要多长时间(D1600 ,C=810-12cm2sec;erfo= = 0.5当 2a7 时,“0.52Z？8.Zn2+在ZnS中扩散时，563C时的扩散系数为3xl0-14cm2/sec;450C时的扩散系数为1.010-14cm2sec,求：(1)扩散的活化能和DO;(2750C时的扩散系数。9.实验册的不同温度下碳在铁中的扩散系数分别为2xl09cm2s(736t)、5xl09cm2s(782C)、1.310-8cm2s(838C)。一AGD=D0exp(a)请判断该实验结果是否符合RT,(b)请计算扩散活化
14、能(j/moir),并求出在500C时碳的扩散系数。10 .在某种材料中,某种粒子的晶界扩散系数与体积扩散系数分别为Dgb=2.00xl(M0exp(-19100/T)和Dv=1.0010-4exp(-38200T),是求晶界扩散系数和体积扩散系数分别在什么温度范围内占优势？11 .假定碳在Fe(体心立方)和yFe面心立方)中的扩散系数分别为：D=0.0079exp-83600(JmolRT)cm2sec;D=0.2lexp-141284(JmolRT)cm2ssec计算800?C时各自的扩散系数并解释其差异。12 .MgO、Ca、Peo均具Naa结构，在各晶体中它们的阳离子扩散活化能分别为：
15、Na+在NaCl中为41Kcal/mol、Mg2+在MgO中为83Kcal/mokCa2+在CaO中为77Kcal/mokFe3+在FeO中为23KCanwl,试解释这种差异的原因。13 .试分析离子晶体中,阴离子扩散系数一般都小于阳离子扩散系数的原因？14 .试从结构和能量的观点解释为什么D外表D晶面D晶内复习提纲(1根本概念：扩散、扩散的本质、扩散的结果，扩散动力，正扩散和负扩散，自扩散和互扩散极其特点，扩散通量，稳定扩散和非稳定扩散，无序扩散及特点。(2固体扩散的微观机构有哪几种，哪些是实际存在的，为什么？菲克第一定律和尊克第二定律的一维表达式，各自的物理意义是什么，会运用菲克第一定律和
16、菲克第二定律解决实际问题。(3无序扩散系数D=l6qd2中，d和q的物理恚义；通过分析影响q的因素以及以体心立方晶体为例，得出无序扩散系数的数学表达式Dr=aO2Nd7,由此得出空位扩散系数的表达式Dv=a020exp(S*+Sf/Rexp-CAH*+Hf)/RT,再进一步得出空位扩散系数的宏观表达式D=DOexp(-QRT)o(4自扩散系数D*=fDr(5间隙扩散系数的表达式。(6)一个扩散系统中，扩散系数与温度的关系D1/T1为什么？(7克肯达尔效应得含义及其应用意义。(8分析影响扩散系数的因素。1.什么叫相变？按照机理来划分，可分为哪些机理？2 .马氏体相变具有什么特征？它和成核一生成机
17、理有何差异？3 .当一种饨液体过冷到平衡凝固温度(TO)以下时：，固相与液相间的自由玲差越来越负。试证明在温度To附近随温度变化的关系近似地为：%=*LIZ-T.式中%(DMg2+02根本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAI2O4的生成？为什么？2 .镖Ni在0.1大气压的氧气中氧化，测得其重量增量Mg/cm2如下表:温度时间温度时间Kh)2(h)3(h)4(h)Kh)2(h)3(h)4(h)550C9131520650C29415065600C17232936700C567588106(1)导出适宜的反响速度方程；(2)计算其活化能。3 .由A12O3和SiO2粉末反响生成英来石，过程由
18、扩散控制，扩散活化能为50千卡/摩尔，140OeC下，一小时完成10%,求1500C下，一小时和四小时各完成多少？应用扬德方程计算4 .粒径为l球状A12O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的A12O3起了反响，计算完全反响的时间。(1)用扬德方程计算(2)用金斯特林格方程计算(3)比拟扬德方程、金斯特林格方程优缺点及适用条件。5 .当测量氧化铝一水化物的分解速率时，发现在等温反响期间，重量损失随时间线性增加到50%左右，超过50%时重量损失的速率就小于线性规律。速率随温度指数增加，这是一个由扩散控制的反响还是由界面一级控制的反响？当温度从451*C增
19、至493t时，速率增大到10倍，计算此过程的活化能利用表91及图22进行分析6 .由A12O3和SiO2粉末彩成英来石反响，由扩散控制并符合扬德方程，实跄在温度保持不变的条件下，当反响进行1小时的时候，测知已有15%的反响物起反应而作用掉了。(1)将在多少时间内全部反响物都生成产物？(2)为了加速莫来石的生产应采取什么有效措施？7 .试分析影响固相反响的主要因素。8 .如果要合成铁铝尖晶石，可供选择的原料为MgeO3、Mg(OH)2、MgO、A12O33H2O、-A12O3-A12O3.从提商反响速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。复习提纲1 .广义固相反响的共同特点；固相反响机理；
20、固相界面上的化学反响的三个过程。2 .固相反响的一般动力学关系及其意义；解释化学动力学范围；解释扩散动力学范图的特点，扩散动力学范围的三个动力学方程的表达式、各自所采用的模型极其适用范围、有何优缺点。3 .分析影响固相反响的因素。91 .烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧雉机理？2 .烧结过程是怎样产生的，各阶段的特征是什么？3 .以下过程中哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩？试说明之。（a）蒸发冷凝；（b）体积扩散；（0貂性流动；（d）外表扩散；（e）溶解沉淀4 .某氧化物粉末的外表能是100oerg/cm2,烧结后晶界能是550crgcm2今用粒
21、径为lm的粉料（假定为立方体）压成Iem3的压块进行烧结，试计算烧结时的推动力。5 .试就（a）推动力来源；（b）推动力大小；（C）在陶瓷系统的重要性来区别初次再结晶，晶粒长大和二次再全结晶。6 .有人试图用延长烧集时间来提高产品致密度，你以为此法是否可行,为什么了？7 .假设直径为5m的气封闭在表而张力为280达因/厘米的玻璃内，气孔内氮毛压力是（）.8大气压，当气体压力与外表张力产生的负压平衡时，气孔尺寸是多少？8 .在1500C,MgO正常的晶粒长大期间.观察到晶体在1小时内从直径从lm长大到10m,在此条件下，要得到直径20m的晶粒，需烧结多长时间？如晶界扩散活化能为60KCal/mo
22、l,试计算在1600C下4小时后晶粒的大小，为抑制晶粒长大，参加少量杂质，在1600C下保温4小时，晶粒大小又是多少？9 .假定NiCr2O4的外表能为600crg/cm2,由半径0.5m的NiO和Cr2O3粉末合成尖晶石。在1200和1400时Ni2+和53+离子的扩散系数分别为：Ni2+在NiO中D1473=lxlO11;D1673=310-10cm2s;Cr3+在0203中D1473=710-ll;D1673=10-10cm2s,求在1200C和1400*C烧结时，开始1秒的线收缩率是多少？假定扩散粒子的半径为0.59?）10 .材料的许多性能如强度、光学性能等要求其晶粒尺寸微小且分布均
23、匀，工艺上应如何控制烧年过程以到达此目的？11 .试分析二次再雉晶过程对材料性能有何种效应？12 .特种烧结和常规烧结有什么区别？试举例说明。13 .（a）烧iMgO时参加少量FeO,在氢气氛和氧分压低时都不能促进烧结，只有在氧分压高的气氛下才促进烧结；（b）烧结A12O3时，氢气易促进致密化而氯气阻碍致密化。试分析其原因。14 .某磁性氧化物材料被认为是遵循正常晶粒长大方程。当颗粒尺寸增大超出lm的平均尺寸时，那么磁性和强度等性质就变坏，未烧结前的原始颗粒大小为0.1m。烧结30分钟使晶粒尺寸长大为原来的3倍。因大坯件翘曲，生产车间主任打算增加烧结时间。你想推荐的最长时间是多少？答案1、解：
24、有问题，根据相律，F=C-P+2=l-P+2=3-P,系统平衡时，F=O,那么P=3,硫系统只能是三相平衡系统。2、解：(1)KEC为晶型I的相区，EFBC过冷液体的介稳区，AGFB晶型11的介稳区，JGA晶型m的介稳区；(2)晶型I为稳定相，晶型n、m为介稳相；因为晶型n、m的蒸汽压高于晶型I的，即它们的自由能较高，有自发转变为自由能较低的晶型I的趋势；晶型I晶型11转变单向的晶型I晶型In转变多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点；n、In转变可逆的，双向的，多晶转变点温度低于n、In的熔点。3、解：可逆多晶转变：B-石英f-石英-石英-f-舞石英不可逆多品转变：B-方石英-石英Y-解石英-f
25、B-石英4、解：(1)硅砖(含Si0298%)主要品相：Si02、2A12032SiO3固溶体莫来石粘土痔(含A12033550%)主要品相：Si02、A3S2高铝砖(含A12036090%)主要晶相：6072%A3S27290%A1203、A3S2(2)为了保持硅砖的耐火度，要严格仿止原料中混如A1203oSi02熔点为1723C,Si02液相很陡，参加少量的A1203后，硅转中会产生大量的液相，Si02的熔点剧烈下降。如参加lwt%A1203,在低共熔点(15951C)时产生的液相量为1/5.5=18.2%,会使硅席的耐火度大大下降；5、解：Si02中参加少量的CaO,在低共熔点1436C
26、时，液相量为2/37=5.4%,液相量增加不多，不会降低硅痔的耐火度，故可加少量CaO作矿化剂。6、解：A12032Si02H20A12032SiO2+H20A12032Si02相图中Si02%=33nol(1)加热到1595C时，生成A3S2(2)1595C长时间保温，系蜕中为液相和A3S2,L%=21.8%(4)完全熔触即固相完全消失，应为33%直线与液相线交点处温度。7、解：(1)高一低BfCfA8、解：10、解:(2)B最陡，C次之，A最次;(3)在M点所在的温度下开始析晶,(4)第一次析晶仅析出品相A,，、MEDC(A+B)=A=DEACMSDE结晶结束时，析晶相三个aASiSzE1
27、E1A+S+S三SiS2BE2LB+S+S-S三CBE3LC+S三+B(1)见图，付三角形(4)LG液相组成点MfMflfE结晶结束固相组成点AfAfDfM时第一次析晶结束，晶相A的百分数为65%,ADB=ACME一皿DM浓相:HrDEDEC,液相消失，固相组成点在M点。9、解：M点所在温度约1050X?,低共熔点1050C开始析晶。3分，界线性质1分,界线上温度降低的方向;(2)D,一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M,(3)El,单转熔点，L+A=fC+ME3,单转熔点，L+A-B+MhA)Z/-M+3不一致熔融三元化合物;,低共熔点，L-*C+B+M过渡点，DA+BWM湿(结晶结束
28、)S88234G(产物C+B+M)(5)E2温度，H点所在温度；过H点做副三角形BCM的两条边CM、BM的平行线HHl、HH2,C%=BH2BCX100%,B%=CH1BC100%,C%=H1H2BC100%。12、解：（1）S组成点在三角形内且位于初晶区外，不一致熔融三元化合物;L+A SL C+S转熔线）mP转熔线JP1E低其屐P=E低共嗨LCaSELC+SBP1双开点L+AC+SP=双开点L+AB+S（2）i晶过程2点位于A初晶区，在AS连线上，结晶产物为A、S9.-A、1+AS、p1.2PSAA23点位于A初晶区，在BCS内，雉晶产物为B、C、S、-S、LTS、R3+S、加3+S记、加
29、1.oJil7IR01ILILSAA屣夫SS-73234点L44,M加P,（LA同时消失，结晶结束）SAA4三4（产物B、S）（3）5点冷却过程1.5P2（L消失，结晶结束）SAA5（产物MS、B）加热过程S52*A7AB、S熔亮（析出AA熔完1.P三P三56点冷却过程1.6LTA61汴工+A-sp(LA消失,结晶结束)C熔完S培文析出A：A熔完SAA626(产物JS)力口热S6+、工+-62STnAA川-A1.P1P6612、解：(1)Sl不一致熔融二元化合物，高温稳定，低温分解S2一致熔融二元化合物S3不一致熔融二元化合物，低温稳定，高温分解(2)见图(3) El,过渡点，SljL*+S?
30、E2,单转熔点，Z+BS+工E3,过渡点，C+BQSE4,低共熔点，EC+&+邑E5,低共熔点，iC+j4+S21.Mm1W+3)E3”=tJ+)&一fa，A区结晶结束SSS223jW(产物c+c+4)(5)在E5点出现液相，在N点所在温度完全熔融。36L%= 6k16、解：(1)k点开始出现液相，温度为1455C,连接3k交CaO-C3S线于6点，线段长度可直接量取；(2)急冷好，k点将进行转熔过程L-K:3SC2S+C3A这样C3S量会减少，急冷使转熔过程来不及进行，从而提高C3S含量；(3)AS2与CaCO3配料，不能得到3点矿物组成3点组成66CaO1.179mol26SiO20.43
31、3mol8A12030.078mol化成IDO1%69.76%25.62%4.62%Si02mol%A1203mol%=5.55题目中组成点A12032SiO22H20与CaCO3配料，Si02mol%A1203mol%=2:1二者比拟，Si02量不够，所以需参加Si020设配料100g,含66gCaO,26gSi02,8gA120366gCaO化成CaCO3量66/56X100=117.86g8gA1203化成A12032Si022H20*8/102X258=20.24gAS22H20提供Si028/102260=9.41g还需Si02*20.24-9.41=10.83gCaC03wt%=7
32、9.14%,AS22H20wt%=13.59%,Si02wt%=7.27%17、解：(1)该点位于4NC3S6-NCS5-Si02中，Q点附近B-CS初晶区对应无变量点H点1:3:6+-石英+L1:1:5配料在827C熔化，完全熔化为1050C左右(2)加热到1050CLfB-CS1000CLfl:3:6+-鳞石英9001CLfl:3:6+-石英8001C加热到800C时未熔化，冷却到8004C时三个晶相1:3:61:1:5(3)NC3S6加热是不一致熔融，加热分解1:3:6析晶，先析由-CS,aYS-BYS,RQ线上L+BYSfl:3:61:3:6加热到RQ界线与CS-1:3:6交点温度开始
33、熔化(1050C左右分解由B-CS18、解：组成点确定下来，图中M点，MS-M2A12S35-Si02对应无变量点1点(1355C加热该组成点，于1点开始出现液相，液相组成点在MS与Si02界线上移动，固相组成点在MS-SiO2连线上变化，以M点为支点连成杠杆，当L%=35%时，对应温度1390C,L%=45%时，对应温度1430C,烧成温度范围为13901430C019、解：50%AS230%KAS62O%SiO2组成点在QWD中3点，3点位于初晶区，对应E点结晶结束985CLSi02+A3S2+KAS6,加热组成为3物质，于E点开始出现液相SE-乌+幽+-61E-si02-A3S2界线与5
34、A3S2交点3KASA烙完SiCh烙完A*S5络完升温于1250C时，固相中有Si02A3S2及L相，液相组成点在莫来石与石英界线上与12504C等温线交点，固相组成点在Si02与A3S2连线上，用杠杆规那么计算。20、解：40%A3S2+6%液相原始组成煮在A3S2初晶区，在A3S2组点与E点连线上，在图中12点附近,过原始组成点做Si02-K20-A1203各边平行线，确定出K20、Si02、A1203百分含量K20:wt%=4.12%A1203:wt%=27.06%Si02:wt%=68.82%长石K20A12036SiO2(94+102+360=556)仅从长石中获得K20100gK2
35、0:4.12gA1203:27.06gSi02:68.82g4.12gK20化成长石4.12/94556=24.34g24.34g长石提供A12034.47gSi0215.79g另需加A1203:27.06-4.47=22.59gSi02:68.82-15.79=53.03g匕24.34长石wt%=24.3524.34+22.59+53.0362、解：扩散的根本推动力是化学位梯度，只不过在一般情况下以浓度梯度的方式表现出来；扩散是从高化学位处流向低化学位处，最终系筑各处的化学位相等。如果低浓度处化学势高，那么可进行负扩散，如玻璃的分相过程。deJX=-D3、解：看成一维稳定扩散，根据菲克第一定
36、律dxC-CJx=-D,c三25XICT个cf,x-x=2j11ij.Tx=60个/60Smf%一扩散系数宏观表达式D=DOexp(-Q/RT)D0=0.3410-14m2sQ=4.5kcalmol=4.51034.1868Jmol=l.85104JmolR=8.314J/mol?K,T=300+273=573KD=O.3410-14exp(-3.88)=0.3410-14O.02=6.810-17m2sc-,-crJxlmm：人一,Tx=-D-,c-ct=-=-294XlCr个/mImmDcx=2.5101710-6=2.51023c2=c-2.941019=2.51023de.?J=-DD
37、=310*m*sdx=lmm=10m,a=3.6510m,Vrs=a4、解：dx20个Fe的晶胞体积：20a3m3,30个Fe的晶胞体积：30a3m31 1.人，J=1.O21O,Sm,浓度差：30a320优J=LO2X1019jS2m21个晶胞面积a2,n=JxX60Xa2=82个5、解：根据恒定源扩散深度x=kJ57,XoC妙.要得到两倍厚度的渗碳层，需4h。6、解：不稳定扩散中恒定源扩散问题=k5rX不变，7fxP2*x：=x：ADltl=D2t2Dl,D2,tl,那么可求t2=480s.X、c,t=c：erfc(-=)7、解：不稳定扩散恒定源半无限扩散入Dt已知c-c-:,t=Cc2,
38、D=8IO*cm*secXXerfc(.)=O.5,=052Dr2d7XXc：/2=c：xfC(,)9r=0.52 倔2Drx=10-3cm,D,求解t=1.25X105s=34.7h8、解：(1)D=DOexp(-Q/RT)T=563+273=836K时，D=3X10-14cm2sT=450+273=723K时，D=l.010-14cm2s代入上式可求Q=48875J,D0=3.3910-15cm2s10、解：晶界扩散Dgb=2.002IO-IOexp(-19100/T)体扩散DV=L0010-4exp(-38200/T)T增大，exp(-19100/T)减小，Dgb减小，DV减小;T减小,
39、exp(-19100T)增大,Dgb增大,DV增大;计算有T=1455.6KDgb=DVT1455.6K时，DgbDV,高温时，体积扩散占优；TDV,低温时，晶界扩散占优。11、解：T=800+273=1073K时D=0.0079exp(-83600/RT)=6.77X10-7cm2sDB=0.21exp(-141284RT)=2.1X10-8cm2sDaDB扩散介质结构对扩散有很大影响,结构疏松,扩散阻力小而扩散系数大,体心校面心疏松；a-Fe体心立方，B-Fe面心立方。13解：离子晶体一般为阴离子作密堆积，阳离子填充在四面体或八面体空隙中。所以阳离子较易扩散。如果阴离子进行扩散，那么要改变
40、晶体堆积方式，阻力大。从而就会拆散离子晶体的结构骨架。14解：固体外表质点在外表力作用下，导致外衰质点的极化、变彩、重排并引起原来的晶格畸变，外表结构不同于内部，并使外表处于较高的能量状态。晶体的内部质点排列有周期性，每个质点力场是对称的，质点在外表迁移所需活化能较晶体内部小，那么相应的扩散系数大。同理，晶界上质点排列方式不同于内部，排列混乱，存在看空位、位错等缺陷，使之处于应力畤变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需的活化能较晶内小，扩散系数大。但晶界上质点与晶体内部相比，由于晶界上质点受两个晶粒作用到达平衡玄，处于某种过渡的排列方式，其能量较晶体外表质点低，质点迁移阻力校大因而D晶界D外表。72 .解：将征：母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系新相总是沿一定的结晶学面形成，新相与母相之间有严格的取向关系相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完全相同转变速度极快马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。区别：成核一生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度技慢，无明显的开始和终了温度。3 .解：AG=AH-TASH平衡温度工时K=H-S=0S=.SHT1时，K=JH-7；-S=3H-2=H.)4解:代入AG：=J，冷口将g.=二H3(
