γ
sg
=500·cos45 °+
=1060.5erg/cm2。
10 、解：(1)γ γ
gs
=γ
gl
cos70.52 °+γls
gs
=900cos70.52 °+600=900erg/cm2
(2)γ
ss
=2cos
× 900=848.5erg/cm2
扩散
2、解：扩散的基本推动力是化学位梯度，只不过在一般情况下以浓度梯度的方式表现出来；扩散是从高化学位处流向低化学位处，最终系统各处的化学位相等。如果低浓度处化学
势高，则可进行负扩散，如玻璃的分相过程。
3、解：看成一维稳定扩散，根据菲克第一定律
扩散系数宏观表达式 D=D0exp(-Q/RT)
D0=0.34×10-14m2/s
Q=4.5kcal/mol=4.5×103×4.1868J/mol=1.85×104J/mol
R=8.314J/mol?K， T=300+273=573K
D=0.34×10-14exp(-3.88)=0.34×10-14×0.02=6.8×10-17m2/s
cx=2.5×1017/10-6=2.5×1023
c2=cx-2.94×1019=2.5×1023
4、解：
20个Fe的晶胞体积：20a3m3 ， 30个Fe的晶胞体积：30a3m3 浓度差：
J=1.02×1019个/S?m2
1个晶胞面积a2， n=Jx×60×a2=82个 5、解：根据恒定源扩散深度
∴要得到两倍厚度的渗碳层，需4h。 6、解：不稳定扩散中恒定源扩散问题 已知x不变，
∴D1t1=D2t2 已知D1，D2，t1，则可求t2=480s 7、解：不稳定扩散恒定源半无限扩散
已知x=10-3cm，D，求解t=1.25×105s=34.7h
8、解：(1) D=D0exp(-Q/RT)
T=563+273=836K时，D=3×10-14cm2/s T=450+273=723K时，D=1.0×10-14cm2/s 代入上式可求 Q=48875J，D0=3.39×10-15cm2/s
(2)略。
10、解：晶界扩散 Dgb=2.002×10-10exp(-19100/T)
体扩散 DV=1.00×10-4exp(-38200/T)
T增大，exp(-19100/T)减小，Dgb减小，DV减小； T减小，exp(-19100/T)增大，Dgb增大，DV增大；
计算有 T=1455.6K Dgb= DV
T>1455.6K时，Dgb
11、解：T=800+273=1073K时 Dα=0.0079exp(-83600/RT)=6.77×10-7cm2/s Dβ=0.21exp(-141284/RT)=2.1×10-8 cm2/s
Dα> Dβ
扩散介质结构对扩散有很大影响，结构疏松，扩散阻力小而扩散系数大，体心较面心
疏松；α-Fe 体心立方，β-Fe 面心立方。
13 解：离子晶体一般为阴离子作密堆积，阳离子填充在四面体或八面体空隙中。所以阳
离子较易扩散。如果阴离子进行扩散，则要改变晶体堆积方式，阻力大。从而就会拆散离子
晶体的结构骨架。
14 解：固体表面质点在表面力作用下，导致表面质点的极化、变形、重排并引起原来的晶格畸变，表面结构不同于内部，并使表面处于较高的能量状态。晶体的内部质点排列有周期性，每个质点力场是对称的，质点在表面迁移所需活化能较晶体内部小，则相应的扩散系
数大。
同理，晶界上质点排列方式不同于内部，排列混乱，存在着空位、位错等缺陷，使之处于应力畸变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需的活化能较晶内小，扩散系数大。 但晶界上质点与晶体内部相比，由于晶界上质点受两个晶粒作用达到平衡态，处于某种过渡的排列方式，其能量较晶体表面质点低，质点迁移阻力较大因而D晶界 相变 2. 解：特征： ①母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系（新相总是沿一定的结晶学面形成，新相与母相之间有严格的取向关系） ②相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完全相同 ③转变速度极快 ④马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。 区别： 成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。 ３.解： 4.解: 5.解: Tm:相变平衡温度；ΔＨ相变热 温度Ｔ时，系统处于不平衡状态，则ΔＧ＝ΔＨ－ＴΔＳ≠ ０ 对方热过程如结晶，凝聚ΔＨ<０则ΔT>0 ,Tm>0，必须过冷 对吸热过程如蒸发，熔融ΔＨ>０则ΔT<0,Tm>0，必须过热 ６.解： 均匀成核——在均匀介质中进行，在整体介质中的核化可能性相同，与界面，缺陷无关 非均匀成核——在异相界面上进行，如容器壁，气泡界面或附着于外加物（杂质或晶核剂） 7.解: 8.解: 9.解:
2019年武汉理工大学材料科学基础课后习题答案第二版张联盟副本.doc
