第七章 擴(kuò)散與固相反應(yīng)

1、第七章第七章擴(kuò)散與固相反應(yīng)擴(kuò)散與固相反應(yīng)1、名詞解釋：非穩(wěn)定擴(kuò)散：擴(kuò)散過程中任一點(diǎn)濃度隨時(shí)間變化；穩(wěn)定擴(kuò)散：擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)濃度分布不隨時(shí)間變化。無序擴(kuò)散：無化學(xué)位梯度、濃度梯度、無外場(chǎng)推動(dòng)力，由熱起伏引起的擴(kuò)散。質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散是無序的、隨機(jī)的。本征擴(kuò)散：主要出現(xiàn)了肖特基和弗蘭克爾點(diǎn)缺陷，由此點(diǎn)缺陷引起的擴(kuò)散為本征擴(kuò)散（空位來源于晶體結(jié)構(gòu)中本征熱缺陷而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移）；非本征擴(kuò)散：空位來源于摻雜而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移。正擴(kuò)散和逆擴(kuò)散：正擴(kuò)散：當(dāng)熱力學(xué)因子

2、時(shí)，物質(zhì)由高濃度處流向低濃度處，擴(kuò)散結(jié)果使溶質(zhì)趨于均勻化，Di0。逆擴(kuò)散：當(dāng)熱力學(xué)因子時(shí)，物質(zhì)由低濃度處流向高濃度處，擴(kuò)散結(jié)果使溶質(zhì)偏聚或分相，Di0。2、簡(jiǎn)述固體內(nèi)粒子的遷移方式有幾種答易位，環(huán)轉(zhuǎn)位，空位擴(kuò)散，間隙擴(kuò)散，推填式。3、說明影響擴(kuò)散的因素？化學(xué)鍵：共價(jià)鍵方向性限制不利間隙擴(kuò)散，空位擴(kuò)散為主。金屬鍵離子鍵以空位擴(kuò)散為主，間隙離子較小時(shí)以間隙擴(kuò)散為主。缺陷：缺陷部位會(huì)成為質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的快速通道，有利擴(kuò)散。溫度：D=D0exp（QR

3、T）Q不變，溫度升高擴(kuò)散系數(shù)增大有利擴(kuò)散。Q越大溫度變化對(duì)擴(kuò)散系數(shù)越敏感。雜質(zhì)：雜質(zhì)與介質(zhì)形成化合物降低擴(kuò)散速度；雜質(zhì)與空位締合有利擴(kuò)散；雜質(zhì)含量大本征擴(kuò)散和非本征擴(kuò)散的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)升高。擴(kuò)散物質(zhì)的性質(zhì)：擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)和介質(zhì)的性質(zhì)差異大利于擴(kuò)散；擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)緊密不利擴(kuò)散。4、在KCl晶體中摻入105mo1％CaCl2，低溫時(shí)KCl中的K離子擴(kuò)散以非本征擴(kuò)散為主，試回答在多高溫度以上，K離子擴(kuò)散以熱缺陷控制的本征擴(kuò)散為主？（KCl的肖特基

4、缺陷形成能ΔHs=251kJmol，R=8.314Jmo1K）解：在KCl晶體中摻入105mo1％CaCl2，缺陷方程為：222KClKKclCaClCaVCl????????則摻雜引起的空位濃度為710KV??????MoO3：CaCO3＝1:15；rCaCO30.03mm時(shí)，反應(yīng)由MoO3升華控制，試解釋這種現(xiàn)象。答：當(dāng)CaCO3:MoO3由1:1升高到15:1以及CaCO3顆粒逐漸變細(xì)后，MoO3升華到CaCO3表面反應(yīng)所生成的產(chǎn)

5、物擴(kuò)散層很薄，故擴(kuò)散極為迅速。因此整個(gè)反應(yīng)的速度將由MoO3升華到CaCO3表面的速度決定。反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過程由如下方程描述：。23()1(1)FGGKt????7、濃度差會(huì)引起擴(kuò)散，擴(kuò)散是否總是從高濃度處向低濃度處進(jìn)行為什么解：擴(kuò)散的基本推動(dòng)力是化學(xué)位梯度，只不過在一般情況下以濃度梯度的方式表現(xiàn)出來；擴(kuò)散是從高化學(xué)位處流向低化學(xué)位處，最終系統(tǒng)各處的化學(xué)位相等。如果低濃度處化學(xué)勢(shì)高，則可進(jìn)行負(fù)擴(kuò)散，如玻璃的分相過程。8、當(dāng)鋅向銅內(nèi)擴(kuò)散時(shí)，

6、已知在x點(diǎn)處鋅的含量為2.51017個(gè)鋅原子cm3，300℃時(shí)每分鐘每mm2要擴(kuò)散60個(gè)鋅原子，求與x點(diǎn)相距2mm處鋅原子的濃度。（已知鋅在銅內(nèi)的擴(kuò)散體系中D0=0.341014m2／s；Q=18.5kJ／mol）解：看成一維穩(wěn)定擴(kuò)散，根據(jù)菲克第一定律：，Cx=2.51017個(gè)cm3，xx2=2mm，Jx=60個(gè)xdCJDdx??22xxCCJDxx????60Smm2，擴(kuò)散系數(shù)宏觀表達(dá)式，D0=0.3410?0exp()QDDRT??

7、14m2s，Q=1.85104Jmol，R=8.314JmolK，T=300273=573K，D=0.341014exp（3.88）=0.3410140.02=6.81017m2s，，，Cx=2.510171022xxCCJDmm???163222.9410xxJmmCCmD??????個(gè)6=2.51023，C2=cx2.941019=2.510239、在鋼棒的表面，每20個(gè)鐵的晶胞中含有一個(gè)碳原子，在離表面1mm處每30個(gè)鐵的晶胞中含

8、有一個(gè)碳原子，知鐵為面心立方結(jié)構(gòu)（a=0.365nm）1000℃時(shí)碳的擴(kuò)散系數(shù)為3101m2／s，求每分鐘內(nèi)因擴(kuò)散通過單位晶胞的碳原子數(shù)是多少解：dx=1mm=103m，a=3.651010m，VFe=a3，20112310deJDDmsdx?????個(gè)Fe的晶胞體積：20a3m3，30個(gè)Fe的晶胞體積：30a3m3，濃度差：，J=1.021019個(gè)Sm2，1個(gè)晶胞面積a2，n=Jx60a2=82個(gè)。33112030aa?10、在恒定源