第七章相变习题课

第七章相变 习题课

IV u IV IV logu u IV D P 析晶 A B T 相图的热力学推导(自由能－组成曲线) 推动力成核速率(晶核形成条件) 生长速率总结晶速率玻璃分相：成核－长大旋节分相两种分相机理

1 如果液态中形成一个边长为a的立方体晶核时，其自由焓G将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长 aK和临界核化自由焓Ga，若形成的晶核为球形，那一种形状的G大，为什么？解：对G求极值得：比较得， Ga大。原因：立方体成核临界半径大，因而需要较高的临界核化自由焓。

2 由A向B转变的相变中，单位体积自由焓变化GV在1000℃时为-419kJ/mol；在900℃时为-2093kJ/mol，设A－B间界面能为0.5N/m求： (1) 在900℃和1000℃时的临界半径； (2) 在1000℃进行相变时所需的能量。解：

补充练习 1、为什么在成核生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变？什么情况下需要过冷，什么情况下需要过热？解：相变要自发进行，必须 GV＝ H. T/T0< 0

N M T 5、用T温度时的自由能－组成的“驼峰”曲线，分析下图中M、N两种玻璃在分相处理时的分相机理及其分相的特点。 b c a d

6、在不均匀成核的情况下，成核的活化能与表面张力有关，试讨论不均匀成核的活化能与接触角的关系。并证明当 ＝900时， GK*是均匀成核活化能的一半。分析：

填空题 1、析晶过程分两个阶段，先______后______。在析晶作用曲线上 _______速率曲线在高温区。 2、玻璃分相的两种机理是__________机理和__________机理。前者分相时质点作___扩散，分相速率____;后者分相后具有______结构，分相开始界面____突变。 3、将下面四个概念的序号a、b、c、d分别填入各分相特点前的括号内。 a. 稳定分相 b.介稳分相 c. 成核-长大分相 d. 旋节分相 ( ) 第二相组成不随时间变化； ( ) 分相区在液相线上； ( ) 分相开始界面呈弥散状，并逐渐明显； ( ) 分相后具有液滴状孤立结构； ( ) 分相速度慢； ( ) 分相后的两相均为热力学介稳相； ( ) 有分相势垒； ( ) 分相时质点作负扩散； ( ) 分相区在液相线下; ( ) c a d c c b c d b d

4、液－固相变中的非均匀成核是指_____________形成晶核的过程。它的成核位垒随接触角的_______而降低，当由0～900时，成核位垒GK*与均匀成核位垒GK的关系为______。4、液－固相变中的非均匀成核是指_____________形成晶核的过程。它的成核位垒随接触角的_______而降低，当由0～900时，成核位垒GK*与均匀成核位垒GK的关系为______。 5、马氏体相变具有什么特征？它和成核生长机理有何区别？答：马氏体相变有以下特征：（1）相变体和母体之间的界面保持既不扭曲变形也不旋转。这种界面称习性平面，其结晶学方向不变。（2）无扩散位移式相变。（3）相变速度高，有时可高达声速。（4）相变不是在特定的温度，而是在一个温度范围内进行。成核生长的新相与母相有完全不同的晶格结构，新相是在特定的相变温度下产生的，相变具有核化位垒。

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