第9章习题及答案无机材料科学基础Word文档格式.docx

1、0为凝固潜热。9-9在纯液体平衡凝固温度 To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厶 Gh*与接触角B的关系，并证明当 0-90* 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/cm 3，熔点为1593 C，熔化热为11495J/mol，固液界面能为2.04

2、 X10 5J/cm2，试求在过冷度为10 C、100 C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 C时，单位体积自由焓变化厶 Gv418J/cm 3；在900 C时是2090J/cm 3。设固一液界面能二5X105j/cm 2，求：（1 ）在900 C和1000 C时的临界晶核半径；（2） 在900 C和1000 C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”立方体边长日*和厶G*。为什么立方体的 G*大于球形厶G*?9-16铜的熔点

3、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/cm 3、尸1.77 X105j/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与厶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 Gr关系曲线第九章答案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

4、离子发生 移动，但相对位移不超过原子间距。-成分曲线来确定件。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。AT已知驱动力一-与过冷度I 丁之间的关系是： ，这进一步说明了形核的热力学条件。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

5、速度较慢，无明显的开始和终了温度。物质的表面具有表面张力 b在恒温恒压下可逆地增大表面积 dA,则需功b dA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。当温度降低，过冷度增大，成核势垒下降，成核速率增大，直至达到最大值；当温度继续下降，液相粘度增加，原子或分子扩散速率下降。温度过高或过低对成核和生长速率均不利，只有在一定的温度下 才有最大成核和生长速率。调幅分解通过扩散偏聚由一种固溶体分解成与母相结构相同而成分不同的两种固溶体。脱溶分解是从过饱和固溶体中析出第二相的过程。它们的

6、主要区别如下:（1）调幅分解属于连续型相变。它是一种无热力学能垒、无形核的固态相变。脱溶分解是形核-长大型相变，有热力学能垒，有形核过程。（2）调幅分解初期，母相内的成分起伏是逐步建立起来的，两相的成分随时间增加而连续变化并曾正弦波分布规律，最后达到平衡相成分。脱溶分解的晶核一旦在母相中形成，其成分就是平衡相的成分，以后变化不大。（3）调幅分解在母相中均匀的发生；脱溶分解晶核一般在晶体缺陷处形成。（4）调幅分解中的增幅过程是通过上坡扩散。沉淀相晶核的形成是通过下坡扩散。（5）调幅分解中的两个偏聚区曾不明晰共格界面。沉淀相与母相曾明细界面。（6）调幅分解组织结构规则，脱溶分解组织的均匀性较差。相

7、同点：都是通过溶质的扩散而进行。调幅分解所得到的显微结构通常曾准周期性和互连性的成分调制结构或海绵状组织，组织均匀细密，只有在电镜下才能分辨。由丄二 1 一 / 得:AT-在平衡温度时， 1 ； - . II ，得证。9-9在纯液体平衡凝固温度 To以下，-二.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?由 -1.-将 ：.代入1初近 16祝曽则r令LG； _ A 1 _ ?则-7 / .球形的表面积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。H = 1628J/cm 3、尸1.77 X105j/cml设铜为面心立方晶体，a0.3615nm ）由则临界核胚的原子数为度最低？并说明理由图9-1 Gr关系曲线晶核的半径相同时