材料物理化学试卷及答案总结.doc

材料物理化学试卷及答案总结
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材料物理化学----------------------------------------------------
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。(fθ)并且:(fθ)=(2+COSθ)(1- COSθ)2/4，当:θ=90度时，(fθ)=(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= 式中: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---——————————————————————————————————————
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分子量;ρ---产物密度。
由公式可见:速度常数K与R0颗粒半径平方成反比，颗粒越小，反应体系比表面积越大，反应界面和扩散截面也相应增加，因此反应速率增大。威尔表面学说:颗粒尺寸减小，键强分布曲线变平，弱键比例增加，故而使反应和扩散能力增强。
四、回答下列问题 (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、 说明影响扩散的因素,
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。
五、说明影响烧结的因素,(20分)
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1、粉末的粒度。细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速。
2、外加剂的作用。在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质(如粘度，组成等)，促进烧结。
3、烧结温度:晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。 保温时间:高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。
4、气氛的影响:氧化，还原，中性。
5、成形压力影响:一般说成型压力越大颗粒间接触