无机材料科学基础第八章扩散.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑无机材料科学基础第八章扩散 第7章 分散 一、名词解释 1．分散： 2．分散系数与分散通量： 3．本征分散与非本征分散： 4．自分散与互分散： 5．稳定分散与不稳定分散： 名词解释答案： 一、分散是指在梯度的作用下，由于热运动而使粒子定向移动的过程 二、分散通量：单位时间内通过单位面积粒子的数目 分散系数：单位浓度梯度下的分散同俩个 三、本征分散：由热缺陷所引起的分散 非本征分散：由于杂质粒子的电引入而引起的分散 四、自分散：原子或粒子在本身布局中的分散 互分散：两种的分散通量大小相等，方向相反的分散 五、稳定分散：单位时间内通过单位面积的粒子数确定 不稳定分散：单位面积内通过单位面积的粒子数不确定 二、填空与选择 1.晶体中质点的分散迁移方式有： 、 、 、 和 2．当分散系数的热力学因子为 时，称为逆分散此类分散的特征为 ，其分散结果为使 或 3．分散推动力是 晶体中原子或离子的迁移机制主要分为两种： 和 。

4．恒定源条件下，820℃时钢经1小时的渗碳，可得到确定厚度的外观碳层，同样条件下，要得到两倍厚度的渗碳层需 小时. 5．本征分散是由 而引起的质点迁移，本征分散的活化能由 和 两片面组成，分散系数与温度的关系式为 6．菲克第确定律适用于 ，其数学表达式为 ；菲克其次定律适用于 ，其数学表达式为 7．在离子型材料中，影响分散的缺陷来自两个方面：（1）肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷（热缺陷），（2）掺杂点缺陷由热缺陷所引起的分散称 ，而掺杂点缺陷引起的分散称为 自分散、互分散、无序分散、非本征分散） 8．在通过玻璃转变区域时，急冷的玻璃中网络变体的分散系数，一般 一致组成但充 1 分退火的玻璃中的分散系数高于、低于、等于） － 9．在UO2晶体中，O2的分散是按 机制举行的空位、间隙、掺杂点缺陷） 填空题答案： 1、易位分散、环形分散、空位分散、间隙分散、准间隙分散 2、1+（δlnγi）/（δlnNi）＜0、由低浓度向高浓度分散、偏聚、分相 3、化学位梯度、空位机制、间隙机制 4、4 5、热缺陷、空位形成能、空位迁移能、D?D0e6、稳定分散 、 ?CJ??D?x（?Q）RT ?C?2C?D?x2、不稳定分散、?t7、本征分散、非本征分散 8、高于 9、间隙 四、试分析离子晶体中，阴离子分散系数－般都小于阳离子分散系数的理由。

阴离子通常作为聚积布局的根基，而阳离子通常填充于空隙之中，阳离子分散相对较轻易，而阴离子若要分散那么需要破坏聚积布局，所需要的能量更多，故阴离子分散系数－般都小于阳离子分散系数 六、碳、氮、氢在体心立方铁中分散的激活能分别为84、75和13kJ/mol，试对此差异举行分析和解释 C-N-O的半径依次减小，C-N-O在间隙中分散的才能逐步增加，故分散的激活能越低 七、MgO、CaO、FeO均具有NaCl布局，在各晶体中，它们的阳离子分散活化能分别为：Na+在NaCl中为41kcal/mol，Mg2+在MgO中为83 kcal/mol，Ca2+在CaO中为77 kcal/mol，Fe3+在FeO中为23 kcal/mol，试解释这种差异的理由 1、由于FeO为非化学计量型氧化物故分散活化能较低 2、NaCl中的Na离子电价较低，故NaCl分散活化能相对较低 3、Ca的半径比Mg离子的半径大，故MgO的分散活化能高 八、已知氢和镍在面心立方铁中的分散系数为： ?64000?4.18?2，试计算1000℃?10300?4.18?2和 DH?0.0063exp???cms?cmsDNi?4.1exp??RTRT???? 2 的分散系数，并对其区别举行解释。

?10300?4.18?2?10300?4.18?-4DH?0.0063exp???cms?0.0063exp????1?10 RT.15????8.314?1273 ?64000?4.18?2?64000?4.18?-11DNi?4.1exp???cms?4.1exp????4.33?10 RT.15????8.314?1273其中H的离子半径明显小于Ni的半径，故前者更轻易分散，其分散系数也就越高 九、假定碳在α-Fe（体心立方）和γ-Fe（面心立方）中的分散系数分别为： 2D??0.0079exp??83600RT?cm2s；D??0.21exp??141284RT?cms，计算800℃ 时各自的分散系数，并解释其区别 D??0.0079exp??83600RT?cm2s=6.7×10 -7 D??0.21exp??141284RT?cm2s=2.8×10 -8 α-Fe（体心立方）和γ-Fe（面心立方）相比布局更疏松，粒子在其中更轻易分散、故分散系数越大 十、在制造硅半导体器体中，常使硼分散到硅单品中，若在1600K温度下．保持硼在硅单品外观的浓度恒定(恒定源半无限分散)，要求距外观10-3cm深度处硼的浓度是外观浓度的一半，问需要多长时间（已知D1600℃=8×10-12cm2/sec；当erf?x2Dt?0.5x?0.5时，2Dt）？ C0?C1C0?C1;起初无浓度，故C?0；C1?0.5C0;?0.5C0?C C0?C -310?0.5;t?125000s-1228×10t 十一、Zn2+在ZnS中分散时，563℃时的分散系数为3×10-14cm2/sec;450℃时的分散系数为1.0×10-14cm2/sec，求：（a）分散的活化能和D0；（b）750℃时的分散系数；（c）根据你对布局的了解，请从运动的观点和缺陷的产生来推断活化能的含义；（d）根据ZnS和ZnO相互类似，预料D随硫的分压而变化的关系。

3 Q）RT（-Q）8.314?836.15D?D0e3×101?10-14（-?D0e?D0e-14（-Q）8.314?723.15 Q?48827;D0?3.4?10-11D?3.4?10e-11（-48827）8.314?1023.15?1.1?10-13十二、欲使Ca2在CaO中的分散直至CaO的熔点（2600℃）都是非本征分散，要求三价杂质离子有什么样的浓度？试对你在计算中所作的各种特性值的估计作充分说明（已知CaO肖特基缺陷形成能为6eV） ＋ aO?M2O3?C???2MCa?3OO?VCa''''6?1.6?10-19?6.23?1023VCa?exp（-）?3.6?10-62?8.314?2873.15 ''?-6-6M?MCa?2VCa?2?3.6?10?7.2?10 4 — 7 —。