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1、 材料科学基础习题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，试判断这个实验有无问题。 2 图（ 1 ）是具有多晶转变的某物质的相图，其中 线是熔体的蒸发曲线。 是晶型 I 的升华曲线； 是晶型 的升华曲线； 是晶型的升华曲线，回答下列问题： (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2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2O32 系统相图说明： (1)
2、 铝硅质耐火材料，硅砖 ( 含 298 ) 、粘土砖 ( 含 2O3 35 50 ) 、高铝砖 ( 含 2O3 60 90 ) 、刚玉砖 ( 含 2O390 ) 内，各有哪些主要的晶相。 (2) 为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么 ? (3) 若耐火材料出现 40 液相便软化不能使用，试计算含 40() 2O3的粘土砖的最高使用温度。 5 在 2系统及 2O32系统中2的液相线都很陡，为什么在硅砖中可掺人约 2 的 作矿化剂而不会降低硅砖的耐火度，但在硅砖中却要严格防止原料中混入 2O3 否则会使硅砖耐火度大大下降。 6 加热粘土矿物高岭石 (2O3 22 2H2O) 至 600 时
3、，高岭石分解为水蒸气和2O322，继续加热到 1595 时会发生什么变化？在这温度下长时间保温达到平衡，系统的相组成如何？当系统生成 40 液相时，应达到什么温度？在什么温度下该粘土完全熔融 ? 7 图（）是最简单的三元系统投影图，图中等温线从高温到低温的次序是 t 6 t 5 t 4 t 3 t 2 t 1 根据此投影图回答： (1) 三个组分 A 、 B 、 C 熔点的高低次序是怎样排列的。 (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 ， 15 B ， 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 ? （表
4、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，据图回答下列问题： (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 () 是生成一致熔融二元化合物 () 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
5、何温度下开始析出晶体。 10 如图(5) 三元系统相图，根据相图回答下列问题： 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 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) 回答下列问题： (1) 说明化合物 S1 、 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
6、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 ( 表明液、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； (5) 计算熔体 l 结晶结束时各相百分含量，若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) 加热组成 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 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
7、图解答下列问题 (1)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) 用规范化写法写出 M 点对应组分的平衡结晶过程； (5) 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？ 13 根据图(7) 回答下列问题： (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 、 二元系统相图。 14 比较各种三元无变量点 ( 低共熔点，双升点，双降点，过渡点和多晶
8、转变点 ) 的特点。写出它们的相平衡关系。 15 对课本的 2O302系统和 K2O 2O32 系统相图划分副三角形。 16 参看 2O302 系统相图，回答下列问题： (1) 组成为 66 ， 26 02 ， 8 2O3 ，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 ( 根据详 6 图 212A4 部分系统计算 ) 。 (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，若只用高岭土和石灰石 (2O32022H20 和 3) 配料，能否得到该水泥的组成点 ? 为什么
9、? 若不能，需要加入何种原料 ? 并计算出所需各种原料的百分含量。 17 根据 22 系统相图回答： (1) 组成为 13 2O ， 13 ， 74 2 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 ， 1000 ， 900 ， 800 时，可能会析出什么晶体 ? (3) 2S6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 在陶瓷生产中一般出现 35 液相就足以使瓷坯玻化。而当液相达到 45 时，将使瓷坯变形，成为过烧。根据课本 2O32 具体计算含 10 偏高岭， 90 偏滑石的配料的烧成温度范围。 19 计算含
10、 50 高岭石， 30 长石， 20 石英的一个瓷器配方在 1250 烧成达到平衡时的相组成及各相的相对量。 20 根据课本图 K202O32 系统相图。如果要使瓷器中仅含有 40 莫来石晶相及 60 的玻璃相、原料中应含 K2O 若干 ? 若仅从长石石中获得， K2O 原料中长石的配比应是多少 ? 21 高铝水泥的配料通常选择在相区范围内，生产时常烧至熔融后冷却制得，高铝水泥主要矿物 ，而C2 没有水硬性，因此希望水泥中不含 C2 。这样在 相区内应取什么范围的配料才好，为什么 ( 注意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) 基本概念：相图、自由度、组元数及独
11、立组元数、吉布斯向律、杠杆规则、初晶区规则、三角形规则、背向线规则、切线规则； (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。 图（1）图（2）图（3）图（4）图（5）图（6）图（7）图（8） 61 解释并区分下列概念： (1) 稳定扩散及不稳定扩散； (2) 本征扩散及非本征扩散
12、； (3）自扩散及互扩散； (4) 扩散系数及扩散通量。 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，已知在x点处锌的含量为2.51017个锌原子3， 300 时每分钟每2要扩散60个锌原子，求及x点相距2处锌原子的浓度。（已知锌在铜内的扩散体系中D0=0.3410-14m2s ； 4.5 ） 4 在钢棒的表面，每20个铁的晶胞中含有一个碳原子，在离表面1处每30个铁的晶胞中含有一个碳原子，知铁为面心立方结构(0.365),1000 时碳的扩散系数为310-1m2s ，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82
13、0 时，刚经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面渗碳层，若在同样条件下，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 800 时，在钢中渗碳 100 分钟可得到合适厚度的渗碳层，若在 1000 时要得到同样厚度的渗碳层，需要多少时间（D0=2.410-12m2 ； D1000 =310-11m2 ） ? 7 在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，若在 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10-3 深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间(已知D1600 =810-122；当时，）？ 8 2+在 中扩散时，563 时的扩散系
14、数为310-142;450 时的扩散系数为1.010-142 ，求： (1）扩散的活化能和D0； (2） 750 时的扩散系数。 9 实验册的不同温度下碳在钛中的扩散系数分别为210-92(736 ) 、510-92(782 ) 、1.310-82(838 )。(a) 请判断该实验结果是否符合 ，(b) 请计算扩散活化能（ ），并求出在500 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及体积扩散系数分别为2.0010-10(-19100)和1.0010-4(-38200) ，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(体心立方)和（面心立方)中的
15、扩散系数分别为： D=0.0079-83600()2 ；D=0.21-141284()2 计算 800 ? C 时各自的扩散系数并解释其差别。 12 、均具结构，在各晶体中它们的阳离子扩散活化能分别为： 在中为41 、 2+ 在中为83、2+在中为77、3+在中为23 ，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表面D晶面D晶内 复 习 提 纲 (1）基本概念：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
16、微观机构有哪几种，哪些是实际存在的，为什么？ 菲克第一定律和菲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菲克第二定律解决实际问题。 (3）无序扩散系数 1/62中，d 和q的物理意义；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a02，由此得出空位扩散系数的表达式 a020（S*+）-（H*+ ） ，再进一步得出空位扩散系数的宏观表达式 0（）。 (4）自扩散系数 D* 。 (5）间隙扩散系数的表达式。 (6）一个扩散系统中，扩散系数及温度的关系（ D 1 ），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。
17、71 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？它和成核生成机理有何差别 ? 3 当一种纯液体过冷到平衡凝固温度 (T0) 以下时：，固相及液相间的自由焓差越来越负。试证明在温度 T0 附近随温度变化的关系近似地为： 4 在纯液体平衡凝固温度 T0 以下， *临界相变势垒随温度下降而减小，于是有一个使热起伏活化因子 (-*)为极大值的温度。试证明当 0 /3 时，(-*)有极大植。 5 为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变 ? 什么情况下需过冷，什么情况下需过热。 6 何谓均匀成核 ? 何谓不均匀成核 ? 晶核剂对熔体结晶过程的临界晶核
18、半径 r*有何影响 ? 7 在不均匀成核的情况下，相变活化能及表面张力有关，试讨论不均匀成核的活化能 *及接触角的关系，并证明当 =90。时，*是均匀成核活化能的一半。 8 铁的原子量为 55.84 ，密度为 7.32 克 3，熔点为 1593 ，熔化热为 2750 卡克原子，固液界面能为 204 尔格 2 ，试求在过冷度为 10 、 100 时的临界晶核大小并估计这些晶核分别由多少个晶胞所组成（已知铁为体心立方晶格，晶格常数 3.05?) 9 熔体析晶过程在 1000 时，单位体积自由熔变化 1003 ；在 900 时是 500 3 。设固液界面能 =500 2，求： (1) 在 900 和
19、 1000 时的，临界晶核半径； (2) 在 900 和 1000 时进行相变所需的能量 10 如在液相中形成边长为 a 的立方体晶核时，求出“临界核胚”立方体边长 a*和 G*。为什么立方体的 G*大于球形 G*? 11 铜的熔点 T m 1385k ，在过冷度 0.2T m 的温度下，通过均相成核得到晶体铜。计算这温度下的临界核胚半径及临界核胚的原子数。 (1628 10 7 尔格 3、 =177 尔格 2 ，设铜为面心立方晶体， 3.615? ) 12 如下图为晶核的半径 r 及 G 间的关系，现有不同温度的三条曲线，请指出哪条温度最高 ? 哪条温度最低 ? 你的根据是什么？ 13 什么
20、叫斯宾那多分解 ? 它和成核生成机理有何差别 ? 14 什么叫登山扩散 ? 为什么在散宾那多分解中能产生这种扩散，在成核生长相变中则不能 ? 15 在最后的形态中，成核生长机理相变和斯宾那多相变都有可能形成三维连贯的结构，在实验上能否区别是哪种机理？ 复 习 提 纲 1.什么是相变、相变过程，相变过程的分类，相变推动力，相变过程的温度条件。 2. 析晶的两个过程，均态核化和非均态核化的含义；会推导均态核化的临界半径和相变活化能；了解影响均态核化速率的因素；掌握非均态核化的相变活化能及均态核化的相变活化能的关系，能从理论上进行解释；掌握核化速率和晶化速率及温度的关系，画图说明，并指出形成晶体或玻
21、璃有利的温度区间。总的结晶速率用什么表征。 3. 分析影响结晶速率的因素。81若由和2O3球形颗粒之间的反应生成2O4是通过产物层的扩散进行的： (1) 画出其反应的几何图形并推导出反应初期的速度方程。 (2) 若1300时3+2+0-2:基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着2O4的生成？为什么？ 2镍（）在0.1大气压的氧气中氧化，测得其重量增量（2）如下表：温 度 时 间 温 度 时 间 1(h) 2(h) 3(h) 4(h) 1(h) 2(h) 3(h) 4(h) 550 9131520650 29415065600 17232936700 567588106 (1) 导出合适的反应速度
22、方程； (2) 计算其活化能。 3由2O3和2粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，扩散活化能为50千卡/摩尔，1400下，一小时完成10%，求1500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1球状2O3由过量的微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的2O3起了反应，计算完全反应的时间。 (1) 用扬德方程计算 (2) 用金斯特林格方程计算 (3) 比较扬德方程、金斯特林格方程优缺点及适用条件。 5 当测量氧化铝水化物的分解速率时，发现在等温反应期间，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
23、一个由扩散控制的反应还是由界面一级控制的反应？当温度从451增至493时，速率增大到10倍，计算此过程的活化能（利用表9-1及图22进行分析） 6 由2O3和2粉末形成莫来石反应，由扩散控制并符合扬德方程，实验在温度保持不变的条件下，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物起反 应而作用掉了。 (1) 将在多少时间内全部反应物都生成产物？ (2) 为了加速莫来石的生产应采取什么有效措施？ 7 试分析影响固相反应的主要因素。 8 如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为3、()2、2O33H2O、2O3、2O3。从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较 好？请说明原因。复 习 提 纲 1 广
24、义固相反应的共同特点；固相反应机理；固相界面上的化学反应的三个过程。 2 固相反应的一般动力学关系及其意义；解释化学动力学范围；解释扩散动力学范围的特点，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 分析影响固相反应的因素。 91烧结推动力是什么? 它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机理? 2烧结过程是怎样产生的，各阶段的特征是什么? 3下列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； (c) 粘性流动； (d) 表面扩散； (e) 溶解沉淀 4某氧化物粉末的表面能是100
25、02，烧结后晶界能是5502今用粒径为1m的粉料(假定为立方体)压成13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有人试图用延长烧结时间来提高产品致密度，你以为此法是否可行,为什么了？ 7假如直径为5m的气封闭在表而张力为280达因厘米的玻璃内，气孔内氮气压力是0.8大气压，当气体压力及表面张力产生的负压平衡时，气孔尺寸是多少? 8. 在1500，正常的晶粒长大期间观察到晶体在1小时内从直径从1m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? 如已知晶
26、界扩散活化能为60，试计算在1600下4小时后晶粒的大小，为抑制晶粒长大，加入少量杂质，在1600下保温4小时，晶粒大小又是多少? 9假定2O4 的表面能为6002，由半径 0.5m 的和2O3粉末合成尖晶石。在1200和1400时2+和3+离子的扩散系数分别为：2+在 中D1473=110-11；D1673=310-102 ；3+在2O3中D1473 =710-11；D1673=10-102 ，求在1200和1400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匀，工艺上应如何控制烧结过程以达到此目的?
27、11试分析二次再结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) 烧结时加入少量，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2O3时，氢气易促进致密化而氮气妨碍致密化。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1m的平均尺寸时，则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：有问题，根据相律，2=12=3，系统平衡时，0 ，则3
28、，硫系统只能是三相平衡系统。2 、解：(1) 为晶型的相区， 过冷液体的介稳区， 晶型的介稳区， 晶型的介稳区； (2)晶型为稳定相，晶型、为介稳相；因为晶型、的蒸汽压高于晶型的，即它们的自由能较高，有自发转变为自由能较低的晶型的趋势； 多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点；、转变可逆的，双向的，多晶转变点温度低于、的熔点。3 、解：可逆多晶转变： -石英-石英 -石英-鳞石英 不可逆多晶转变： -方石英-石英 -鳞石英-石英 4 、解：(1) 硅砖(含 2 98%) 主要晶相： 2 、 2203 2 3 固溶体（莫来石） 粘土砖(含 203 35 50%) 主要晶相： 2 、A3S2 高铝砖(
29、含 203 60 90%) 主要晶相： 60 723S2 72 90% 203 、A3S2 (2)为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混如 203 。 2 熔点为 1723 ， 2 液相很陡，加入少量的 203 后，硅砖中会产生大量的液相， 2 的熔点剧烈下降。如加入 1 203 ，在低共熔点(1595 )时产生的液相量为 1/5.5=18.2% ，会使硅砖的耐火度大大下降； 5 、解： 2 中加入少量的 ，在低共熔点 1436 时，液相量为 2/37=5.4% ，液相量增加不多，不会降低硅砖的耐火度，故可加少量 作矿化剂。 6 、解： 203 22 H2O 203 22 + H2O 203
30、 22 相图中 2 33 (1)加热到 1595 时，生成A3S2 (2) 1595 长时间保温，系统中为液相和A3S2 ， =21.8% (4)完全熔融即固相完全消失，应为 33% 直线及液相线交点处温度。 7 、解：(1)高 低 BCA (2) B 最陡， C 次之， A 最次； (3)在 M 点所在的温度下开始析晶， 液相组成点 MM1E （结晶结束） 固相组成点 A A D M (4)第一次析晶仅析出晶相 A ，到 M 1 时第一次析晶结束，晶相 A 的百分数为 65% ， 结晶结束时，析晶相 A 、 B 、 C ，液相消失，固相组成点在 M 点。 8 、解：9 、解： M 点所在温度
31、约 1050 ， 1050 开始析晶。 10 、解： (1)见图，付三角形 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 ，不一致熔融三元化合物； (3) E1 ，单转熔点， E2 ，低共熔点，L E3 ，单转熔点，E4 ，过渡点，(4)L (5) E2 温度，H 点所在温度；过H点做副三角形的两条边 、的平行线1 、2，2 100% ， 1100% ， 1H2100% 。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；(2)结晶过程 2 点 位于 A 初晶区，在 连线上，结晶产物为 A 、 S3 点 位
32、于 A 初晶区，在 内，结晶产物为 B 、 C 、 S (3) 5 点 冷却过程 6 点 冷却过程 12 、解：(1) S1 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) E1 ，过渡点，E2 ，单转熔点， E3 ，过渡点， E4 ，低共熔点， E5 ，低共熔点，(4)(5)在 E5 点出现液相，在 N 点所在温度完全熔融。 16 、解：(1) k 点开始出现液相，温度为 1455 ,连接 3k 交 3S 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 32S 3A 这样C3
33、S量会减少，急冷使转熔过程来不及进行，从而提高C3S含量； (3)2及3配料，不能得到 3 点矿物组成 3 点组成 66 1.179 262 0.433 8203 0.078 化成 69.76% 25.62% 4.62% 2 203 5.55 题目中组成点 203 22 2H2O 及3配料， 2 203 2 ：1 二者比较， 2 量不够，所以需加入 2 。 设配料 100g ，含 66g ， 26g 2 ， 8g 203 66g 化成3量 66/56 100=117.86g 8g 203 化成 203 22 2H2O 量 8/102 258=20.24g 2 2H2O 提供 2 8/102 2
34、 60=9.41g 还需 2 量 20.24-9.41=10.83g 3 79.14% ，2 2H2O 13.59% ， 2 7.27% 17 、解：(1)该点位于3S6 5 2 中， Q 点附近 初晶区 对应无变量点 H 点 1:3:6+ -石英 1:1:5 配料在 827 熔化，完全熔化为 1050 左右 (2)加热到 1050 L 1000 L1:3:6+ -鳞石英 900 L1:3:6+ -石英 800 加热到 800 时未熔化，冷却到 800 时三个晶相 1:3:6 1:1:5 (3)3S6 加热是不一致熔融，加热分解 1:3:6 析晶，先析出 ， ， 线上 1:3:6 1:3:6
35、加热到 界线及 1:3:6 交点温度开始熔化(1050 左右）分解出 18 、解：组成点确定下来，图中 M 点， 2 2S35 2 对应无变量点 1 点(1355 ）加热该组成点，于 1 点开始出现液相，液相组成点在 及 2 界线上移动，固相组成点在 2 连线上变化，以 M 点为支点连成杠杆，当 35% 时，对应温度 1390 ， 45% 时，对应温度 1430 ，烧成温度范围为 1390 1430 。 19 、解： 502 306 202 组成点在 中 3 点， 3 点位于初晶区，对应 E 点结晶结束 985 L 2 3S2 + 6 ，加热组成为 3 物质，于 E 点开始出现液相 升温于 1
36、250 时，固相中有 2 A3S2 及 L 相，液相组成点在莫来石及石英界线上（及 1250 等温线交点），固相组成点在 2 及A3S2 连线上，用杠杆规则计算。 20 、解： 403S2 + 6% 液相 原始组成点在A3S2 初晶区，在A3S2 组点及 E 点连线上，在图中 12 点附近，过原始组成点做 2 20203 各边平行线，确定出K2O 、 2 、203百分含量 K20: 4.12% 203 : 27.06% 2: 68.82% 长石K2O 203 62 (94+102+360=556) 仅从长石中获得K2O 1002O: 4.12g 203: 27.06g 2: 68.82g 4.
37、122O 化成长石 4.12/94 556=24.34g 24.34g 长石提供203 4.47g 2 15.79g 另需加203: 27.06-4.47=22.59g 2: 68.82-15.79=53.03g 长石 =24.35 62、解：扩散的基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，最终系统各处的化学位相等。如果低浓度处化学势高，则可进行负扩散，如玻璃的分相过程。3、解：看成一维稳定扩散，根据菲克第一定律 扩散系数宏观表达式 0() D0=0.3410-14m2 4.54.51034.18681.85104 8.314， 30
38、0+273=573K 0.3410-14(-3.88)=0.3410-140.02=6.810-17m2 2.51017/10-6=2.51023 c22.941019=2.510234、解： 20个的晶胞体积：20a3m3 ， 30个的晶胞体积：30a3m3 浓度差： 1.021019个2 1个晶胞面积a2， 60a2=82个5、解：根据恒定源扩散深度 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 已知x不变， D1t12t2 已知D1，D2，t1，则可求t2=480s7、解：不稳定扩散恒定源半无限扩散 已知10-3，D，求解1.2510534.7h 8、解：(1) 0
39、() 563+273=836K时，310-142 450+273=723K时，1.010-142 代入上式可求 48875J，D0=3.3910-152 10、解：晶界扩散 2.00210-10(-19100) 体扩散 1.0010-4(-38200) T增大，(-19100)减小，减小，减小； T减小，(-19100)增大，增大，增大； 计算有 1455.6K T1455.6K时，高温时，体积扩散占优； T ，低温时，晶界扩散占优。11、解：800+273=1073K时 D=0.0079(-83600)=6.7710-72 D=0.21(-141284)=2.110-8 2 D D 扩散介质
40、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，体心较面心疏松； 体心立方， 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，则要改变晶体堆积方式，阻力大。从而就会拆散离子晶体的结构骨架。14 解：固体表面质点在表面力作用下，导致表面质点的极化、变形、重排并引起原来的晶格畸变，表面结构不同于内部，并使表面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，质点在表面迁移所需活化能较晶体内部小，则相应的扩散系数大。同理，晶界上质点排列方式不同于内部，排列混乱，存在着空位、位错等缺陷，使之处于应力畸变状态，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。 但晶界上质点及晶体内部相比，由于晶界上质点受两个晶粒作用达到平衡态，处于某种过渡的排列方式，其能量较晶体表面质点低，质点迁移阻力较大因而D晶界D表面。 7 2. 解：特征： 母相及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，新相及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及母体完全相同 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： 成核生长过程中存在