无机材料科学基础11章14章三章习题及答案

1 第十一章 扩 散 11-1 名词解释（试比较其同） 1．无序扩散：原子或离子的无规则扩散迁移运动发生在结构无序的非晶态材料中，称为无序扩散。 晶格扩散：原子或离子在晶体结构中不断地改变位置而出现由一处向另一处的无规则迁移运动，称为晶格扩散。 2．本征扩散：不含有任何杂质的物质中由于热起伏引起的扩散。 非本征扩散：由于杂质引入引起的扩散。 3．自扩散：一种原子或离子通过由该种原子或离子所构成的晶体中的扩散。 互扩散：两种或两种以上的原子或离子同时参与的扩散。 4．稳定扩散：是指扩散物质的浓度分布不随时间变化的扩散过程，使用菲克第一定律可解决稳定扩散问题。 不稳定扩散：是指扩散物质浓度分布随时间变化的一类扩散，这类问题的解决应借助于菲克第二定律。 11-2 欲使Mg2+在MgO中的扩散直至MgO的熔点（2825℃）都是非本征扩散，要求三价杂质离子有什么样的浓度？试对你在计算中所作的各种特性值的估计作充分说明。（已知MgO肖特基缺陷形成能为6eV）Mg2+离子在MgO 晶体中以空位机构扩散，MgO 中肖特基空位浓度：  kTEVMg2/exp 式中E 为空位生成能， E=6ev ；MgO的熔点Tm=3098k。故 当 MgO 加 温 至靠 近 熔点（TM=3098k）时肖 特 基 空 位浓度为：  6231910166.930001038.1210602.16expMgV 因空位扩散机构的扩散系数 Mgm gVMgOD/ ，所以欲使2Mg在MgO中的扩散直至MgO的熔点均是非本征扩散，应使3M离子产生的 MgV 远大于热缺陷空位610166.9][MgV 2 3M离子进入MgO晶格，将发生下面缺陷反应：MgMgMgOVMM 22 因此，杂质离子2M的浓度应远大于两倍的热缺陷空位浓度：563108332.110166.92M 11-3 a) :/2CaOCa T=1145℃, 705.01013 T ,  CaODca/21310030.2 T=1393℃, 600.01013 T,  CaODca/21210920.4  1666314.8/exp1092.41418314.8/exp1003.2exp0120130QDQDRTQDD 解得： Q=6045kcal/mol D0=4.21×10-4cm2/sec b) 323 /OAlAl  1393℃(1666k) 1716℃(1989k) 1923k(自取) :1013T 0.600 0.503 0.520 D / 2.42×10-11 7.02×10-12 解方程组： 2.42×10-11=D0exp(-Q/8.314×1989) 7.02×10-12=D0exp(-Q/8.314×1923) 得 Q=142.6kc...