材料物理化学试卷及答案总结.doc

模拟试卷一一、解释下列问题(30分每题5分)1、  非均相成核:母液中存在某界面(空位、杂质、位错),成核会优先在界面上进行,这种成核系统为非均相成核。2、  非稳定扩散:扩散过程中任一点浓度随时间变化。3、  无序扩散:无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力,由热起伏引起的扩散。质点的扩散是无序的、随机的。4、  烧结宏观定义:粉体在一定温度作用下,发生团结,使气孔率下降,致密度提高,强度增大,晶粒增长,这种现象即为烧结。5、  互扩散推动力:化学位梯度。二、分析说明:为什么非均相成核比均相成核更易进行?(10分)因为:△G#c=△Gc。f(θ)并且:f(θ)=(2+COSθ)(1-COSθ)2/4,当:θ=90度时,f(θ)=(2+COSθ)(1-COSθ)2/4=(2+0)(1-0)2/4=2/4=1/2,所以:△G#c=△Gc。f(θ)=1/2。△Gc,即:非均相成核所需能量是均相成核的一半,杂质存在有利成核。三、说明下列问题(20分)1、相变过程的推动力:相变推动力为过冷度(过热度)的函数,相平衡理论温度与系统实际温度之差即为相变过程的推动力。ΔG=ΔH-TΔH/T0=ΔHT0-T/T0=:T0--相变平衡温度,ΔH--相变热,T---任意温度。自发反应时:ΔG<0,<0相变放热(凝聚,结晶):ΔH<0则须:ΔT>0,T0>T,过冷,即实际温度比理论温度要低,相变才能自发进行。相变吸热(蒸发,熔融):ΔH>0,ΔT<0,T0<T,过热。即实际温度比理论温度要高,相变才能自发进行。2、说明斯宾那多分解相变和成核-生长相变的主要区别?组成变-不变;相分布和尺寸有规律-无规律;相颗粒高度连续性非球型-连续性差的球型四、说明下列问题(20分)1、 什么是马氏体相变?说明其相变的特点?钢淬火时得到的一种高硬度结构的变化过程。特点:具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快可达声速、相变有一定范围。2、 说明影响固相反应的因素?反应物化学组成与结构的影响;颗粒度和分布影响;反应温度、压力、气氛影响;矿化剂的影响。五、说明影响扩散的因素?(20分)化学键:共价键方向性限制不利间隙扩散,空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为主,间隙离子较小时以间隙扩散为主。缺陷:缺陷部位会成为质点扩散的快速通道,有利扩散。温度:D=D0exp(-Q/RT)Q不变,温度升高扩散系数增大有利扩散。Q越大温度变化对扩散系数越敏感。杂质:杂质与介质形成化合物降低扩散速度;杂质与空位缔合有利扩散;杂质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。扩散物质的性质:扩散质点和介质的性质差异大利于扩散扩散介质的结构:结构紧密不利扩散。模拟试卷二一、解释下列问题(30分每题5分)1、  非均相成核:母液中存在某界面(空位、杂质、位错),成核会优先在界面上进行,这种成核系统为非均相成核。2、  非稳定扩散:扩散过程中任一点浓度随时间变化。3、  无序扩散:无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力,由热起伏引起的扩散。质点的扩散是无序的、随机的。4、  烧结宏观定义:粉体在一定温度作用下,发生团结,使气孔率下降,致密度提高,强度增大,晶粒增长,这种现象即为烧结。5、  互扩散推动力:化学位梯度。二、分析说明:为什么非均相成核比均相成核更易进行?(10分)因为:△G#c=△Gc。f(θ)并且:f(θ)=(2+COSθ)(1-COSθ)2/4,当:θ=90度时,f(θ)=(2+COSθ)(1-COSθ)2/4=(2+0)(1-0)2/4=2/4=1/2,所以:△G#c=△Gc。f(θ)=1/2。△Gc,即:非均相成核所需能量是均相成核的一半,杂质存在有利成核。三、说明下列问题(20分)1、相变过程的推动力:相变推动力为过冷度(过热度)的函数,相平衡理论温度与系统实际温度之差即为相变过程的推动力。ΔG=ΔH-TΔH/T0=ΔHT0-T/T0=:T0--相变平衡温度,ΔH--相变热,T---任意温度。自发反应时:ΔG<0,<0相变放热(凝聚,结晶):ΔH<0则须:ΔT>0,T0>T,过冷,即实际温度比理论温度要低,相变才能自发进行。相变吸热(蒸发,熔融):ΔH>0,ΔT<0,T0<T,过热。即实际温度比理论温度要高,相变才能自发进行。2、反应颗粒尺寸对加快固相反应的影响。杨德尔方程:Kt=R02[1-(1-G)1/3]2;金斯特林格动力学方程积分式:=(2DμC0/R02ρn.)t=1-2/3G-(1-G)2/3公式中:R0---反应物等径球颗粒半径;G---转化率;Kk---速度常数;t---时间;D---扩散系数;n---分子数;C0---初始气体浓度;μ---分子量;ρ---产物密度。由公式可