发布时间 : 星期一 文章无机非金属材料科学基础习题更新完毕开始阅读e2c22a82ff0a79563c1ec5da50e2524de518d06a
①一级相变与二级相变；②玻璃析晶与玻璃分相；③均匀成核与非均匀成核；④马氏体相变.
9-2 当一个球形晶核在液态中形成时，其自由能的变化ΔG=4r2
+4/3
r3
GV。式中r为球形晶核的半径；为液态中晶核的表面能；
Gv为单位体积晶核形成时释放的体积自由能，求临界半径rk和临界核化自由能Gk。
9-3 如果液态中形成一个边长为a的立方体晶核时，其自由能△G将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长ak和临界核化自由能△Gk，并与9-2题比较，哪一种形状的△G 大，为什么？
9-4 在析晶相变时，若固相分子体积为v，试求在临界球形粒子中新相分子数i应为何值？
9-5 由A向B转变的相变中，单位体积自由能变化△Gv在1000℃时为-419kJ/mol；在900℃时为-2093kJ/mol，设A-B间界面能为m，求：①在900℃和1000℃时的临界半径；②在1000℃进行相变时所需的能量。
9-6 使用图例说明过冷度对核化、晶化速率、析晶范围、析晶数量和晶粒尺寸等的影响。
9-7 某物质从熔体析晶，当时间分别为1s和5s时，测得晶相的体积分数分别为%与%，试用（9-32）式计算Avrami指数及速率常数K。并判断可能的相变机构? 9-8 如果直径为20μm的液滴，测得成核速率Iv=10-1个/ 秒·厘米3，如果锗能够过冷227℃，试计算锗的晶-液表面能?（Tm＝123lK，△H＝mol， ＝5.35g/cm3） 9-9 下列多晶转变中，哪一个转变需要的激活能最少？哪一个最多？为什么？（两组分别讨论之）
① bccFe→fccFe；石墨→金刚石；立方BaTiO3→四方BaTiO3 ②
-石英→
-鳞石英；
-石英→
-石英。
9-10 试讨论SiO2相变对含SiO2材料的制备工艺过程和所得材料的性能或使用范围的影响：①SiO2砖；②普通砖。
9-11 两种玻璃在结晶时，成核速率和生长速率与温度的关系如图所示：
（a）哪种玻璃可以形成玻璃陶瓷？为什么？
（b）列出能得到良好力学性能的热处理工序，并说明理由。
图
第十章 【习题】
10-1、名词解释
（1）无序扩散和晶格扩散；（2）本征扩散和非本征扩散；（3）自扩散和互扩散；（4）稳定扩散和不稳定扩散；（5）表面扩散；（6）扩散活化能；（7）空位扩散和间隙扩散；
10-2、欲使Mg2+在MgO的阳离子扩散直到MgO熔点（2825℃）都是非本征扩散，要求三价杂质离子有什么样的浓度？试对你在计算中所做的各种特性值的估计做充分说明。（已知MgO肖特基缺陷形成能为6eV）。 10-3、试根据图10-16查取：
① CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值；
② Al2O3在1393℃和1716℃的扩散系数值；并计算CaO和Al2O3中Ca2+和Al3+扩散激活能和D0值。
10-4、试从扩散介质的结构、性质、晶粒尺寸、扩散物浓度、杂质等方面分析影响扩散的因素。
10-5、已知铝往单晶硅中扩散时Q=mol，D0=1.55cm2/s。求当温度为多少时，其扩散系数为1×10-10cm2/s？
10-6、根据ZnS烧结的数据测定了扩散系数。在450℃和563℃时，分别测得扩散系数为10×10-4cm2/s和3×10-4cm2/s。（1）确定激活能Q和D0；（2）根据你对结构的了解，请从运动的观点和缺陷的产生来推断激活能的含义；（3）根据ZnS和ZnO相互类似，预测D随硫的分压而变化的关系。
10-7、试讨论从室温到熔融温度范围内，氯化锌添加剂（10 mol%）对NaCl单晶中所有离子（Zn、Na和Cl）的扩散能力的影响。
10-8、①试推测在贫铁的Fe3O4中铁离子的扩散系数与氧分压的关系。②推测在铁过剩的Fe2O3中氧分压与氧扩散的关系。
10-9、已知CaO的肖特基缺陷生成能是6eV，欲使Ca2+在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）都是非本征扩散，要求三价杂质离子的浓度是多少？ 10-10、在氧化物MO中掺入微量R2O后，M2+的扩散增强，试问M2+通过何种缺陷发生扩散？要抑制M扩散应采取什么措施？为什么？
10-11、试分析在具有肖特基缺陷的晶体中的阴离子扩散系数小于阳离子扩散系数的原因。
10-12、以空位机制进行扩散时，原子每次跳动一次就相当于空位反向跳动一次，并未形成新的空位，而扩散活化能中却包含空位形成能，此说法正确吗？请给出说明。
10-13、如果有一种给定的氧化物，你应安排何种实验来确定：① 在给定的温度范围内，扩散速率是由本征机制还是由非本征机制产生的？② 在给定的多晶氧化物试样中，扩散是沿晶界还是通过晶格进行的？
10-14、实验测量并计算得Zn2+和Cr3+在尖晶石ZnCr2O4中自扩散系数与温度依赖关系可以由下列方程表示：DZn?ZnCr2O4?60exp(?DCr?ZnCr2O4?8.5exp(?3389042
) cm/s RT3577322
) cm/s；RT2+
-4
试求在1403K时Zn2+和Cr2+在ZnCr2O4中的扩散系数。若将薄铂箔细条涂在两种氧化物ZnO和Cr2O3的分界面上，然后这些压制的样品经受扩散退火。标记细条做得十分狭窄，不妨碍离子从一种氧化物到另一种氧化物中的扩散过程。请根据计算所得数据判断，铂条往哪一方向移动？
10-15、由MgO和Fe2O3制取MgFe3O4时，预先在界面上置入标志物，然后进行反应。① 若反应是由Mg2+和Fe3+的互扩散进行的，标志物的位置如何移动？② 当
只有Fe和O共同向MgO中扩散时，情况又如何？③在存在氧化还原反应的情况下，Mg2+和Fe2+互扩散时，标志物又将如何移动？
10-16、比较Na+在组成相同的退火玻璃和淬火玻璃中扩散系数的大小，并说明原因。
10-17、MgO、FeO、CoO同属NaCl型结构，Mg2+、Fe2+、Co2+在MgO、CoO、FeO中扩散活化能分别为348kJ/mol、105kJ/mol和96kJ/mol，说明差别原因。 10-18、压力能影响一些由扩散控制的过程，列举几个自扩散受压力影响的过程。如果增加压力，对空位扩散和间隙扩散来说，扩散系数会如何变化？ 10-19、指出下列概念中的错误
① 如果固体中不存在扩散流，则说明原子没有扩散；
② 因固体原子每次跳动方向是随机的，所以在任何情况下扩散流量为零； ③ 晶界上原子排列是混乱，不存在空位，所以空位机制扩散的原子在晶界处无法扩散；
④ 间隙固溶体中的溶质浓度较高，则溶质所占据的间隙越多供扩散的空余间隙越少，即Z值越小，越容易导致扩散系数的降低。
10-20、在制造硅半导体器件中，常使硼扩散到硅单晶中，若再1600K温度下，保持硼在硅单晶表面的浓度恒定（恒定源半无限扩散），要求距表面深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间？（已知D=8×10-12cm2/s；当
erf?x2Dt?0.5时，
3+2-
x2Dt?0.5）
10-21、在某种材料中，某种离子的晶界扩散系数与体积扩散系数分别为
Dgb=×10-10exp(-19300/RT)cm2/s和Dv=×10-4exp(-38200/RT)cm2/s。试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？
10-22、试从结构和能量的观点解释，为什么D表面>D晶面>D晶内？
10-23、在氧化物MO中掺入微量R2O后，M2+的扩散增强，试问M2+通过何种缺陷发生扩散？要抑制M2+的扩散应采取什么措施，为什么？
10-24、钠钙硅酸盐玻璃中阳离子的扩散系数如图所示，试问：