原子扩散习题与答案

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1、第十章原子扩散本章主要内容：扩散第一定律扩散第二定律，第二定律的解及应用实例柯肯达尔效应扩散的微观机理：扩散机制，高扩散率通道扩散热力学：驱动力，反应扩散影响扩散的因素扩散的应用实例1填空1扩散系数的单位是_____________________________________________，扩散系数D的物理意义是__________________________________。2上坡扩散是指_______________________________________________，反应扩散是指__________________________________________

2、____。3扩散系数与温度之间关系的表达式为_____________________________________。4三元系的扩散层中不可能出现_____________________混合区。5空位扩散需具备的条件是（1）_________________，（2）______________。间隙扩散需具备的条件是_________________________。6互扩散系数D______________________________________。7置换式固溶体晶内扩散的主要机制是_____________，而间隙固溶体晶内扩散的主要机制是_________________。

3、8扩散驱动力_____________________，再结晶驱动力_______________________，晶粒长大驱动力_______________________。9扩散第一定律表达式____________________________，扩散第二定律表达式___________________________。10扩散通量J的单位是____________________。2判断1金属的自扩散激活能等于（）A空位形成能和迁移激活能的总和B空位的形成能C空位的迁移能2晶界扩散比晶内扩散速率（）A大B小C相等3固溶体中扩散的驱动力是___________。A温度梯度B组元的浓

4、度梯度C组元的化学势剃度4扩散通量J的大小，是指单位时间内通过任何截面的流量。（）5氮在奥氏体中溶解度大，表明氮在奥氏体中扩散速度比铁素体中快。（）6如图1（AB二元相图），有一合金III，从T1温度淬火至室温，然后再加热至T2温度时效，在时效时所产生的扩散过程，其()A¶2G/¶C2>0B¶2G/¶C2=0C¶2G/¶C2<0图1IIIT2T17上坡扩散J与dc/dx方向（）：A一致，B相反，C垂直8扩散系数D只决定于晶体结构。（）9氮在奥氏体中溶解度大，表明氮在奥氏体中扩散速度比在铁素体中快。（）10扩散永远是由高浓度向低浓度方向进行。（）11反应扩散只受反应速度控制。（　　）12可以

5、说扩散定律实际上只有一个。（）13扩散通量J的大小，是指单位时间内通过任何截面的流量。（）14扩散第一定律仅适用于稳态扩散。（）15扩散激活能越大，扩散速度越快。（）16只要合金中存在浓度梯度就一定会发生扩散。（）17纯铁在渗碳过程的扩散中，铁原子的扩散是不可忽略的。（）18间隙溶质原子的扩散系数，低于置换溶质原子的扩散系数。（）3名词扩散通道，反应扩散，克肯达尔效应，间隙扩散，扩散激活能化学势梯度，扩散通量，上坡扩散和下坡扩散，扩散系数4问答1简要说明影响扩散系数的因素。2已知碳在奥氏体中扩散系数D=2×10-5exp(-140×103/RT)m2/s，问1计算在927℃时碳在奥氏体中的

6、扩散系数。2在９２７e时使试样1mm处深度处碳浓度达到０.５％所需时间。已知试样为纯铁，R=8.314J/mol.k，由相图知在９２７e时碳在奥氏体中最大溶解度为１.３％，误差函数如表X/2√Dt与erf(x/2√Dt)的对应值X/2√Dterf(x/2√Dt)X/2√Dterf(x/2√Dt)X/2√Dterf(x/2√Dt)0.00.00000.70.67781.40.95230.10.11250.80.74211.50.96610.20.22270.90.79691.60.97630.30.32861.00.82471.70.98380.40.42841.10.88021.80.98

7、910.50.52051.20.91031.90.99280.60.60391.30.93402.00.99533铜-锌基单相固溶体进行均匀化处理，试讨论如下问题：1在有限时间内能否使枝晶偏析完全消失？为什么？2将此合金均匀化退火前进行冷加工，对均匀化过程是加速还是无影响？说明理由。4原子扩散在材料中的应用（晶体凝固时形核、长大；合金的成分过冷；成分均匀化，包晶组织的特点，固态相变时的形核（晶界形核、晶界运动、晶界平直、