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（4） 间隙固溶体中溶质浓度较高，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。
7－10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着空位形成能，此说法正确吗？请给出说明。
1. 答：略
2. 答：1.1×10-5mol/m3 3. 答：D=3.6×10-12m2/s 4. 答：根据表中数据,以-ln
,求D为2.33×10－7m2/s
5. 答：低温时,以杂质扩散为主,ZnCl2的加入对Na离子的扩散能力有扩散作用,而对氯离子的扩散能力影响不大,在高温条件下,本征扩散为主要形式, ZnCl2的加入影响可忽略. 6. 略 7. 答：①Q=48.9kJ,D0=0.39cm2/s
②质点处于其他质点作用的三位势阱中作周期性振动,若要摆脱其他质点的束缚,必须具有克服势阱作用的能量,这部分能量称为激活能,激活能包括迁移能和缺陷形成能.
③D∝PS2-1/4,硫分压越小,D越大,硫分压增大,D减小. 8. 答：面心立方(fcc),
=
,P=
,D=
,体心立方(bcc),D=
对x2作图,得一直线,求斜率K,t=360000s,D=
9. 答：①扩散流的产生需要一个推动力,但在宏观上不存在扩散流,只要有一定温度,原子之间存在杂乱无章的自扩散.
②当有外力作用,如处于电场中,扩散流量不为零,只有在平衡状态下,扩散流量为零.
③晶界上原子所受束缚力低,其能量/振动频率搞,迁移能力强,其原子迁移到内部相党羽空位的反向扩散,不仅存在扩散,其扩散能力还比内部强. ④对扩散系数的影响可以忽略.
10.答：不正确。扩散系数是宏观值不是单个原子跳动机理的简单叠加。
第八章 固相反应
8－1 MgO和SiO2固相反应生成Mg 2SiO4，反应时扩散离子是什么？写出界面反应方程。
8－2 MoO3和CaCO3反应时，反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响。当MoO3 ：CaCO3
＝1：1，MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时，反应是扩散控制的；而当CaCO3 ：MoO3＝15：1，r2＜0.03时，反应由升华控制，试解释这种现象。
8－3 试比较杨德方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
8－4当测量氧化铝－水化物的分解速率时，发现在等温试验期间，质量损失随
时间线性增加到50％左右，超过50％时，质量损失的速率就小于线性规律。线性等温速率随温度指数地增加，温度从451℃增大到493℃时速率增大10倍，试计算激活能，并说明这是一个扩散控制的反应？还是一般反应或是界面控制的反应。
8－5 平均粒径为1μm的MgO粉料与Al2O3粉料以1：1摩尔比配料并均匀混合。
将原料在1300℃恒温3600h后，有0.3mol的粉料发生反应生成Mg Al2O4，该固相反应为扩散控制的反应。试求在300h后，反应完成的摩尔分数以及反应全部完成所需的时间。
答：扩散离子是Mg2+和Si4+，界面反应方程为：
Si4+＋4MgO
g 2+＋SiO4 Mg2SiO4+Si4+ Mg2SiO4+2 Mg2+
2．答：当MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时, CaCO3颗粒大于MoO3，反应由扩散控制，反应速率随着CaCO3颗粒度减小而加速，当r2 4．答：1）：． 由阿累尼乌斯公式： K=Aexp(-Q/RT)得： Q=R In k2/k1 (T1T2/T2-T1)=In10 *R*776*724/(493-451)=257.189KJ/mol 故反应激活能为257.189kJ/mol 2）：此反应为热分解反应，反应是在反应物与产物层的界面处进行的。由题中 所述，反应进行到一定程度后质量损失速率小于线性规律，由此可推测该 反应由扩散控制，即后期由于反应物表层已被先前生成的大量产物层所包裹，导致新产生的气体无法扩散到外界去，从而减缓反应进行。 5.答：由于该固相反应为扩散控制反应，且粉料可视为均状大小球形，故用金斯 特林格方程得： 1－2/3G－（1－G）2/3 =kt 由题中所给条件；t1=3600h G1=0.3/(1+1)=0.15 代入得K=7.45×10-7 所以当 t2=300h时，G2=0。045 令 G=1，则T=1/3k=4.47×105 h 第九章 相 变 9－1 名词解释： 一级相变、二级相变、玻璃析晶、玻璃分相、均态成核、非均态成核、马 氏体相变、亚稳分解、不稳分解。 9－2 为什么成核生长机理的相变过程需要有一定的过冷或过热，相变才能发生， 在什么情况下需要过冷，什么情况下需要过热？一般物质具有的最大成核速率的过冷度应该如何求得？ 9－3 当一个球形晶核在液态中形成时，其自由能的变化△G＝4πr2γ＋ 4/3 r3△GV。式中r为球形晶核的半径；γ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。 8－4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将写出什么形 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，并比较球状晶核时，哪一种形状的△G值更大，为什么？ 9－5由A向B转变的相变过程中，单位体积能变化△GV在1000℃时为－419J/cm3， 在900℃时为－2093J/cm3，设A-B间界面能为5×10－5J/ cm3,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。 π 9－6试从热力学、动力学和形貌等方面比较亚稳分解和不稳分解这两种分相过 程的特点。 9－9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0.1%与11.8%,试用Vβ/V=1-exp(-Ktn)式计算Avrami指数及其速率常数K。 9－10如果直径为20μm的液滴，测得成核速率IV＝10－1S－1cm－3，如果锗能够过 冷227℃，试计算锗的晶-液界面能？（TM＝1231K，△H＝34.8kJ/mol，ρ＝5.35g/cm3） 9－11举例说明相变理论在科学研究和生产实际中的应用。 1. 答：略 2. 答： ,当 ,过热,过冷度 为扩散活化能. 3. 答： 4. 答： , , ,显然立方体晶核形成 5. 答：900℃, ×10-17J 6. 答：略 9. 答：n=3,K=10-3 10. 答： 11. 答：略 第十章 烧结过程 10－1名词解释： 熔融温度、烧结温度、烧结、烧成、液相烧结、固相烧结、晶粒生长、二次 再结晶、晶粒极限尺寸、晶粒平均尺寸。 ,过冷;当 , , 较大. ,球形晶核 =4.778?, 1000℃, =2.387nm, 10－2烧结的模型主要有哪几种？各适用于哪些典型的传质过程？ 10－3若固－气界面能为0.1J/m2，如果用直径为1μm的粒子组成压块的体积为 1cm3，试计算由烧结推动力而产生的能量是多少？ 10－4设有粉料粒度为5μm，若经2h烧结后，x/r＝0.1。如果不考虑晶粒的生 长，若烧结至x/r＝0.2。并分别通过蒸发－凝聚；体积扩散；粘性流动；溶解-沉淀传质，则各需要多少时间？若烧结8h，则各传质过程的颈部增长x/r又是多少？ 10－5如上题粉料的粒度改为16μm，烧结至x/r＝0.2，各传质需要多少时间？ 若烧结时间为8h，各个过程的x/r又是多少？从两题计算的结果，讨论粒度与烧结时间对四种传质过程的影响程度？ 10－6下列过程中，哪些能使烧结强度增加，而不产生致密化过程？试说明理由。 （1） 蒸发-凝聚（2）体积扩散（3）粘性流动（4）晶界扩散（5）表面扩散（6）溶解-沉淀。 10－7制造透明Al2O3材料时，原始粉料粒度为2μm，烧结至最高温度保温0.5h， 测得晶粒尺寸10μm，试问若保温时间为2h，晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温时间为2h，晶粒尺寸又有多大？ 10－8晶界遇到夹杂物时会出现几种情况，从实现致密化目的考虑，晶界应该如 何移动?怎样控制？ 10－9在烧结时，晶粒生长能够促进坯体致密化吗？晶粒生长会影响烧结速率 吗？试说明之。 10－10影响烧结的因素有哪些？最易控制的因素是哪几个？ 1．答：名词解释略。 2．答：略。 3．答：烧结推动力而产生的能量是0.6J。提示，先算出粒子个数，再算出气固界面消失的面积。 4．答：根据查得各传质方式公式可得： 时间分别为16h，64h，8h，128h，若只烧结8h，则X/R分别为0.1×41/3，0.1×4 1/5，0.2，0.1×41/6。 5．答：略 6．答：略。 7．答：略