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《北科大材料擴(kuò)散與相變擴(kuò)散復(fù)習(xí)題》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、材料擴(kuò)散與相變參考解答LuoLiangJian整理2010-3-14材料的擴(kuò)散與相變考試參考解答名詞解釋擴(kuò)散激活能：在擴(kuò)散過程中，原子從原始平衡位置跳動(dòng)遷移到新的平衡位置，所必須越過的能壘值或稱所必須增加的最低能量?？瘴粩U(kuò)散：和空位相鄰的原子比較容易進(jìn)入空位位置而使其原來占據(jù)的位置變?yōu)榭瘴唬绱瞬粩嗑涂梢詫?shí)現(xiàn)原子遷移。化學(xué)擴(kuò)散：由于濃度梯度所引起的擴(kuò)散。擴(kuò)散通量：單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于X軸的單位平面的原子數(shù)量，單位為mol/cm2s,1/cm2s,g/cm2s非均勻形核：新相優(yōu)先在母相中存在的異質(zhì)處形核，即依附于液相中的雜質(zhì)或外表面形核。反應(yīng)擴(kuò)散：由擴(kuò)散造成的濃度分
2、布以及由合金系統(tǒng)決定的不同相所對應(yīng)的固溶度勢必在擴(kuò)散過程中產(chǎn)生中間相，這種通過擴(kuò)散而形成新相的現(xiàn)象稱為反應(yīng)擴(kuò)散。慣析面：馬氏體總是在母相的特定的晶面上析出，伴隨著馬氏體相變的切變，一般與此晶面平行，此晶面為基體與馬氏體相所共有，稱為慣析面。TTT圖：過冷奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)圖，又稱C曲線。溶質(zhì)原子貧化區(qū)：由于空位的存在，促使溶質(zhì)原子向晶界遷移的偏聚，輻射或加熱時(shí)產(chǎn)生大量空位在冷卻時(shí)向晶界遷移并消失，同時(shí)拖著溶質(zhì)原子運(yùn)動(dòng)，溶質(zhì)原子富集在晶界。偏聚范圍大，在晶界上形成一定寬度偏聚帶，達(dá)幾微米，偏聚帶兩側(cè)有溶質(zhì)原子貧化區(qū)。解答題：（27分）1.在一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散情況下，試推
3、導(dǎo)出擴(kuò)散物質(zhì)的濃度與坐標(biāo)的分布函數(shù)。穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散：從而：設(shè)：得：2.將一根Fe-0.4%C-4%Si合金棒與一根Fe-0.4%C合金棒焊接在一起，經(jīng)1015℃×10天擴(kuò)散退火會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？并說明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。見上交材基-5-材料擴(kuò)散與相變參考解答LuoLiangJian整理2010-3-143.公式的物理意義是什么？簡述在間隙擴(kuò)散與空位擴(kuò)散機(jī)制中D表達(dá)式的區(qū)別？D表示單位梯度下的通量，即為擴(kuò)散系數(shù)，單位為或間隙擴(kuò)散機(jī)制中D的表達(dá)式：為頻率因子，激活熵，激活焓空位擴(kuò)散機(jī)制中D的表達(dá)式：頻率因子可見，空位機(jī)制比間隙機(jī)制需要更大的擴(kuò)散激活能。4.擴(kuò)散偶在恒溫過程中，
4、有時(shí)會發(fā)現(xiàn)焊接面上的標(biāo)記發(fā)生了位移，試說明產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，并解釋之。此現(xiàn)象為Kirkendall效應(yīng)，由于擴(kuò)散偶兩側(cè)組元中原子擴(kuò)散速度不同，使得兩側(cè)原子產(chǎn)生不等量的原子交換，而發(fā)生了這一現(xiàn)象。一般而言標(biāo)記物總是向著含低熔點(diǎn)的組元較多的一方移動(dòng)，原因是低熔點(diǎn)組元擴(kuò)散較高熔點(diǎn)組元擴(kuò)散快。5.固態(tài)相變時(shí)，新相與母相之間的界面有哪幾種類型？這些界面的性質(zhì)如何？按原子排列情況不同，新相和母相之間存在共格、半共格、非共格等多種結(jié)構(gòu)式的界面。其特點(diǎn)分別為：完全共格界面：新相和母相晶體結(jié)構(gòu)和取向相同，點(diǎn)陣常數(shù)也相近，所以具有很小的界面能，和體積應(yīng)變能。若點(diǎn)陣常數(shù)不同，則在原子
5、界面存在一定的失配度，將使界面能增加。伸縮型部分共格界面：當(dāng)失配度繼續(xù)增大時(shí)，在界面上形成位錯(cuò)，其界面能較大，由于位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的存在使得其體積應(yīng)變能下降很多。-5-材料擴(kuò)散與相變參考解答LuoLiangJian整理2010-3-14切變型部分共格界面：新相和母相之間晶體結(jié)構(gòu)不同，點(diǎn)陣常數(shù)不同，如果結(jié)構(gòu)中的某些點(diǎn)陣相似則也可以由這些晶面構(gòu)成共格界面。非共格界面：是平衡相的特征，性質(zhì)與大角晶界相似；界面能中的化學(xué)項(xiàng)高而幾何項(xiàng)低，總界面能高。形核共最大6.過飽和固溶體在時(shí)效處理中，有時(shí)會在平衡相析出前先析出亞穩(wěn)相，請說明出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。過飽和固溶體在時(shí)效過程中通常要經(jīng)過
6、以下的脫溶過程：若只考慮化學(xué)自由能的變化，則從過飽和固溶體直接析出的相的驅(qū)動(dòng)力最大，應(yīng)該首先析出。但是過渡沉淀物在晶體學(xué)上往往具有與基體更接近，二者之間可以形成低能量的共格界面，因此所需的形核功較小，更易于形核和析出，或者說，與直接形成平衡相相比，通過過渡相合金自由能降低的更快。計(jì)算題1.在固態(tài)相變中，如果忽略應(yīng)變能，并假設(shè)相界面為非共格，說明為什么新相的形狀常常為球形或橢球形？在上述條件下，新相的核心更容易以均勻形核，還是以非均勻形核的方式形成？為什么？按照經(jīng)典形核理論，金屬固態(tài)相變均勻形核是系統(tǒng)自由能總變化為：非均勻形核：其中V是新相體積，是兩相體積自由能差，
7、S為新相表面積，兩相單位面積自由能，新相單位基彈性應(yīng)變能。為相變阻力。按題所說，忽略應(yīng)變能，即，此時(shí)相變阻力就為界面能，非共格的界面能是最大的，那么當(dāng)新相為球形時(shí)所需的界面能最小，相變驅(qū)動(dòng)力最大，就越容易形核。母相中存在著各種晶體缺陷可以作為形核位置，缺陷所儲存的能量可使得形核功降低，容易形核。即為缺陷小時(shí)所降低的能量，缺陷的存在可以促使形核過程，一般情況下都以非均勻形核方式形成新相。2.一塊含碳量為0.1wt%的鋼在930℃滲碳，經(jīng)過一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，在離表面0.05cm的地方，碳濃度為0.45wt%，假設(shè)，在t>0的全部時(shí)間內(nèi)，滲碳?xì)夥帐逛摫砻娴某煞直３趾愣ǎ?/p>
8、DC=2.
