2．试说明影响扩散的因素。
答：温度，原子键力和晶体结构，固溶体类型和浓度，晶体缺陷，第三组元。
3．试利用公式D=αРГ，解释各因素对扩散的影响。
答：D与α，Р，Г成正比。其中，α为最邻近的间隙原子距离，与晶体结构有关；Р为跃迁几率，Р=exp(?????),跟温度,畸变能等有关；Г为跃迁频率，Г=ZvP=Zvexp(?????),与温度、晶体结构、畸变能、扩散机制等因素有关。
4. 自扩散与空位扩散有何关系？为什么自扩散系数公式要比空位扩散系数Dv小得多？（Dv=D/nv，nv为空位的平衡浓度）
答：对于纯金属或间隙固溶体合金，原子都处于正常的晶格结点位置。若晶格结点某处的原子空缺时，相邻原子可能跃迁到此空缺位置，之后又留下新的空位，原子的这种扩散方式叫空位扩散。当晶体完全是同类原子时，原子在纯材料中的扩散为自扩散。自扩散是空位扩散的一种特殊形式。
对于置换固溶体合金和纯金属，溶质原子与溶剂原子的尺寸和化学性质不同，与空位交换位置的几率也不同，D=D0exp（-Q/RT），自扩散的扩散激活能要比空位扩散的扩散激活能大。空位扩散系数Dv=D/nv，由于空位平衡浓度nv远小于1，Dv比D大得多。
???
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2
2
第七章 热力学与相图
1. 分析共晶反应，包晶反应和共析反应的异同点。
答：（1）不同点：共晶反应是一定成分的液体合金，在一定温度下，同时结晶形成另外一种固相的反应过程；包晶反应是一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另外一种固相的反应过程；共析反应是由特定成分的单相固态合金，在恒定的温度下，分解成两个新的，具有一定晶体结构的固相的反应过程。
（2）相同点：均是在恒温下发生，处于三相平衡的状态。
2. 试分析图7-6中合金IV的结晶过程（wsn=70%），计算室温下组元成分的含量及显微组织。 答：结晶过程为匀晶反应+共晶反应+二次析出，冷却过程如下图所示，室温下组元成分：α
II
+ β+（α+β）共晶
室温下组元成分的含量：
m(???)共晶?0.972?0.70?100%?77.2% 0.975?0.6190.70?0.6190.975-0.02 m????100%?22.2% 0.975?0.6191-0.020.70?0.6191-0.975??100%?0.58%0.975?0.6191-0.02m?II?
3. 铋（熔点为271.5℃）和锑（熔点为630.7℃）在液态和固态时均能彼此无限互溶，wBi=50%
的合金在520时开始结晶处成分为wSb=87%的固相。wBi=80%的合金在400℃时开始结晶出成分为wSb=64%的固相。根据上述条件，
（1） 绘出Bi-Sb相图，并标出各线和各相区的名称。
（2） 从相图上确定含锑量为wSb=40%合金的开始结晶和结晶终了温度，并求出它在400℃
时的平衡相成分及相对量。
答：（1）
（2）根据相图，含锑量为40%合金开始结晶温度大约为490℃，终了温度为350℃，液相含量54.5%，固相含量45.5%。
4. （1）应用相律时需考虑哪些限制条件？
（2）试指出图5-115中的错误之处，并用相律说明理由，且加以改正。
答：（1）A.相律只适用于热力学平衡状态。平衡状态下各相的温度应相等；各相的压力应相等；每一阻元在各相中的化学位必须相同。B.相律只能表示体系中组元和相的数目，不能指明组元或相的类型和含量。C.相律不能预告反应动力学。D.自由度的值不得小于零。
（2）A.二元体系两相平衡，自由度为1，故不可为直线。 B.单一体系两相平衡，自由度为0，故应为一点。 C.二元体系最多只能三相平衡，此处含四相。 D.二元体系三相平衡，自由度为0，故应为水平线。
5. 分析wc=0.2%的铁-碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图，说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组织物及组织组成物的相对量。
答：合金在t1~t2之间发生匀晶反应析出δ固溶体，冷却至t2（1495℃）时，液相L与δ固溶体发生包晶转变生成γ。包晶转变完成后，剩余的液相L在t2~t3之间不断结晶出奥氏体，冷却至t3，合金全部为奥氏体。单相奥氏体在t4开始析出铁素体。当温度达t5（727℃）时，剩余的奥氏体发生共析反应转变为珠光体，此时合金组织为铁素体加珠光体。727℃以下，铁素体中会析出少量三次渗碳体。该合金室温时的组织为铁素体与珠光体，相组成为α与Fe3C。冷却至室温的转变过程如图所示。
相组成物的相对量：????=6.69?0.0218×100%=97.3% ??????3??=
0.2?0.02186.69?0.02186.69?0.2
×100%=2.7%
组织组成物的相对量: ????=
0.2?0.02180.77?0.0218
×100%=23.8% ????=1?????=76.2%
复旦大学材料科学导论课后习题问题详解(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)
