材料科学基础相图部分参考.doc

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1、参考答案第4章相图范莉：P.4问题讲义中说：“压力平衡最容易，温度平衡次Z,化学势平衡最难达到”，为什么？答：从三个层次考虑，力（压力）一＞能量（温度）一＞物质（化学势）,平衡越來越难。p.8问题从图4・1看出，白由能G随温度T的增加而下降。能不能据此做如下判断：低温物质不如高温物质稳定，因为前者的G高，而后者低。答：不可以。用G判据判定体系是否稳定需在同一温度下比较，否则无意义。问题!—}=-S表明，G—T曲线的斜率一定是负的。除此之外，G-T曲线还有另一Ut）p个特点，请问是什么？答：温度越高爛值越大，曲线斜率越来越负，即曲线随温

2、度的增加越降越快。问题在图4・1屮，设有一个温度T＜Tmo证明：若丁与7；相差不大，则AGv=Gs-GL=^（Tm-T）Lm答：提示：（1）局部线性⑵宀—/几问题当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是理想晶体；二是含晶界的多晶体。请说明两种不同状态下该金属的G-T曲线有什么差异？答：含晶界的多晶体的爛值比理想晶体大，故曲线更陡。问题当压力不变时•，某种纯金属处于两种不同的状态：一是非晶体；二是含晶界的多晶体。请说明两种不同状态下该金屈的G-T曲线有什么羌异？在横坐标屮注明熔点位置。答：（1）非晶体的炳值比含晶界的多晶体大，故

3、曲线更陡。（2）按照纯金属的H由能-温度Illi线标出熔点。问题从图4・2看出，I古I•气、液•气两相平衡的温度范围比较大，而固•液两相平衡仅在很窄的温度范围存在，请分析原因。答：根据也二厶_,主要看4V的大小。dTTAV问题对图4・2中的亚稳平衡线，克拉贝龙方稈还适用吗？为什么？答：适用，克拉贝龙适用于两相平衡。P12~13问题为什么“应变能因素总是使固溶体屮A组元的化学势高于纯A”?注意，不能用公式冋答，而要用文字表述。答：丿应变能永远为正，使得体系能量增大，A组元的化学势高于纯A.（位错等缺陷带来影响也是使体系白由能增大，与Z类

4、似。）从“a=Ga+A：2ZQ+^BTln(l-x)#出，当xtI时,“AT-8。请从物理概念角度分析这一问题。注意：负无穷大总是不合理的。答：考虑在纯B屮加入一个A的悄况，此时炳的变化很大而内能变化很小，此时G・X的曲线做切线时斜率很大,图4-3化学势的切线求法问题讲义中说：规则溶液模型既可以用于液体，也可以用于固溶体。问：具体应用时，两考的主要差异是什么？答：两者的是主要差异在于线性项，参见教材P14问题讲义中说：忽略fAB、«AA、fBB随温度和成分的变化，其中忽略0AB、0AA、^BB随成分的变化容易理解，但为什么忽略"B、Z

5、划B随温度的变化?答：《AB、€从、fBB均随温度发牛冋向变化'则fl=0AB-@A.A+)/2几乎彳、变。问丿1•规则溶液模型屮，A5山只考虑了组态炳，为什么不考虑振动炳和平动嬌呢？2.尚溶体合金屮有白由电了，而白由电了对应电了热容。因此，有无H由电子爛？在规则溶液模型屮为什么不考虑这份爛？答：(1)规则溶液模型考虑的主要是固溶体由于原了尺度的混合而带来的爛的变化。纯A或纯B的组态爛均为零。当形成固溶体时，杯个A原子与恥个B原子能排列出许许多多花样，所以纟H•态爛很大。振动爛和平动爛受温度影响较大受混合影响较小，在温度不变的情况下，

6、不考虑变化很小的振动爛和平动矯。(2)有自由电了爛(3)规则溶液模型最小的尺度为原子量级，不考虑原子内部情况。问题既然固溶体中需要考虑丿应变能对化学势的影响，那么晶界能、位错能对化学势有无影响？请给予简要说明。答：参考问P12问题11•组态爛与相互作用参数有什么关系?2.组态爛与温度有什么关系?答：(1)相互作用参数会影响组态爛。0=()时，组态炳最大；Q>()和Gv()造成原了偏聚和有序化，使得AB原子能排列出花样减小，故组态嫡变小。(2)温度越高，组态爛越大。问题1.规则溶液模型能应用到VC-TiC这样的置换尚溶体屮吗？2.此时的

7、内能项如何计算?只要说明思路即可，不用具体写出计算式。答:可以用。此时的内能考虑。和应变能。P16〜17讲义中说：“尬与①一般具有相同的正负号，为什么？答：°表示形成一个A-B键所引起的能量变化，固液屮键的种类没有区别，只是液相屮平均原子比間相屮稍大一些，故OL与有相同的符号。问题液相与固溶体相的n由能■成分曲线(式4-16A)的主要并异来源于什么？答：是出现差异的主要原因。问题随着温度从高温降到低温，式4J6A屮两条

8、j由能■成分曲线的整体关系会发生什么样的变化？为什么？答:两条线均下降，从无交点到有交点再到无交点。问题讲义屮说：“

9、G°=（1-x）G'+Mb代表一条直线（图4・4a、b、c）,它表示成分为x时，纯A、纯B机械混合的自由能。由于机械混合不是原了尺度的混合过程，所以自由能可线性魯加”。为什么不是原子尺度混合，白由能就可以线性叠加？事实