第9章习题及答案_无机材料科学基础VIP免费

第九章相变过程9-1名词解释：一级相变二级相变扩散型相变无扩散型相变扩散控制的长大界面控制的长大9-2什么叫相变？按照相变机理来划分，可分为哪些相变?9-3分析发生固态相变时组分及过冷度变化相变驱动力的影响。9-4马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成相变有何差别?9-5试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。9-6请分析温度对相变热力学及动力学的影响。9-7调幅分解与脱溶分解有何异同点？调幅分解所得到的显微结构与性能有何特点？9-8当一种纯液体过冷到平衡凝固温度（T0）以下时，固相与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：，式中∆HV<0为凝固潜热。9-9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exp为极大值的温度。试证明当T＝T0/3时，exp有极大植。（提示：利用表达式）9-10为什么在成核一生长机理相变中，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？9-11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半径r*有何影响?9-12在不均匀成核的情况下，相变活化能与表面张力有关，试讨论不均匀成核的活化能△Gh*与接触角θ的关系，并证明当时，△Gh*是均匀成核活化能的一半。9-13铁的原子量为55.84，密度为7.3g/cm3，熔点为1593℃，熔化热为11495J/mol，固－液界面能为2.04×10－5J/cm2，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a＝0.305nm）。9-14熔体冷却结晶过程中，在1000℃时，单位体积自由焓变化△GV418J/cm3；在900℃时是2090J/cm3。设固－液界面能5×10－5J/cm2，求：（1）在900℃和1000℃时的临界晶核半径；（2）在900℃和1000℃时进行相变所需的能量。9-15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*?9-16铜的熔点Tm＝1385k，在过冷度△T＝0.2Tm的温度下，通过均相成核得到晶体铜。计算该温度下的临界核胚半径及临界核胚的原子数。（∆H＝1628J/cm3、γ＝1.77×10－5J/cm2，设铜为面心立方晶体，a＝0.3615nm）9-17图9-1为晶核的半径r与△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？并说明理由。图9-1△G~r关系曲线第九章答案9-2什么叫相变？按照相变机理来划分，可分为哪些相变?解：相变是物质系统不同相之间的相互转变。按相变机理来分，可以分为扩散型相变和非扩散型相变和半扩散型相变。依靠原子或离子长距离扩散进行的相变叫扩散型相变。非扩散型型相变指原子或离子发生移动，但相对位移不超过原子间距。9-3分析发生固态相变时组分及过冷度变化相变驱动力的影响。解：相变驱动力是在相变温度下新旧相的体自由能之差（），而且是新相形成的必要条件当两个组元混合形成固溶体时，混合后的体系的自由能会发生变化。可以通过自由能-成分曲线来确定其相变驱动力的大小。过冷度是相变临界温度与实际转变温度之差，相变形核的热力学条件是要有过冷度。已知驱动力与过冷度之间的关系是：,这进一步说明了形核的热力学条件。9-4马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成相变有何差别?解：马氏体相变是替换原子经无扩散切变位移(均匀或不均匀)并由此产生形状改变和表面浮凸、曾不变平面应变特征的一级形核、长大的相变。特征：具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快、相变有一定范围、有很大的切变型弹性应变能成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度9-5试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。解：物质的表面具有表面张力σ,在恒温恒压下可逆地增大表面积dA,则需功σdA,因为所需的功等于物系自由能的增加,且这一增加是由于物系的表面积增大所致,故称为表面自由能或表面能。应变能和表面能可以影响相变驱动力的大小，和新相的形状。9-6请分析温度对相变热力学及动力学的影响。解：当温度降低，过冷度增大，成核势垒下降，成核速率增大，直至达到...