扩散与固相反应

1、第七章 扩散与固相反应一、名词解释1扩散；2扩散系数与扩散通量；3本征扩散与非本征扩散；4自扩散与互扩散；5无序扩散与晶格扩散；6稳定扩散与不稳定扩散：7反常扩散（逆扩散）；8固相反应二、填空与选择1.晶体中质点的扩散迁移方式有 、 、 、 和 。2当扩散系数的热力学因子为 时，称为逆扩散。此类扩散的特征为 ，其扩散结果为使 或 。3扩散推动力是 。晶体中原子或离子的迁移机构主要分为两种： 和 。4恒定源条件下，820时钢经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面碳层，同样条件下，要得到两倍厚度的渗碳层需 小时.5本征扩散是由 而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由 和 两部分组成，扩散系数与温度的关

2、系式为 。6菲克第一定律适用于 ，其数学表达式为 ；菲克第二定律适用于 ，其数学表达式为 。7在离子型材料中，影响扩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。由热缺陷所引起的扩散称 ，而掺杂点缺陷引起的扩散称为 。（自扩散、互扩散、无序扩散、非本征扩散）8在通过玻璃转变区域时，急冷的玻璃中网络变体的扩散系数，一般 相同组成但充分退火的玻璃中的扩散系数。（高于、低于、等于）9在UO2晶体中，O2的扩散是按 机制进行的。（空位、间隙、掺杂点缺陷）10杨德尔方程是基于 模型的固相方程，金斯特林格方程是基于 模型的固相方程。三、浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高

3、浓度处向低浓度处进行？为什么？四、试分析离子晶体中，阴离子扩散系数般都小于阳离子扩散系数的原因。五、试从结构和能量的观点解释为什么D表面>D晶面>D晶内。六、碳、氮氢在体心立方铁中扩散的激活能分别为84、75和13kJ/mol，试对此差异进行分析和解释。七、欲使Ca2在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600）都是非本征扩散，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）。八、已知氢和镍在面心立方铁中的扩散系数为：和，试计算1000的扩散系数，并对其差别进行解释。 九、假定碳在-Fe（体心立方）和-Fe（面心立方

4、）中的扩散系数分别为：；，计算800时各自的扩散系数，并解释其差别。十、在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单品中，若在1600K温度下保持硼在硅单品表面的浓度恒定(恒定源半无限扩散)，要求距表面10-3cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间（已知D1600=8×10-12cm2/sec；当时，）？十一、Zn2+在ZnS中扩散时，563时的扩散系数为3×10-14cm2/sec;450时的扩散系数为1.0×10-14cm2/sec，求：（a）扩散的活化能和D0；（b）750时的扩散系数；（c）根据你对结构的了解，请从运动的观点和缺陷的产生来推断活化能的

5、含义；（d）根据ZnS和ZnO相互类似，预测D随硫的分压而变化的关系。十二、铁870与927的渗碳相比较，其优点是热处理后可获得细小晶粒。（a）计算以上两种温度下C的扩散系数（已知C在铁中扩散系数D02.0×10-5m2/s，扩散激活能Q140×103J/mol）；（b）计算870渗碳需要多少时间才可以达到927渗碳10小时的渗层厚度；（c）若渗层厚度测至C含量为0.30处，试问870渗碳10小时所达到的渗层厚度为927渗碳相同时间所得的渗层厚度的比值。十三、试述固体材料中扩散的特点。十四、说明扩散与固相反应的影响因素有哪些。十五、MoO3和CaCO3反应时，反应机理受到C

6、aCO3颗粒大小的影响，当MoO3：CaCO31：1；rMoO30.036mm，rCaCO30.13mm时，反应是扩散控制的。CaCO3：MoO315：1；rCaCO3<0.03mm时，反应由升华控制，试解释这种现象。十六、由MgO和Al2O3固相反应生成MgAl2O4时，什么离子是扩散离子？请写出界面反应方程。十七、NiO和Cr2O3的球形颗粒通过固相反应形成NiCr2O4。在颗粒上形成产物层后，是什么控制着反应？在1300时，NiCr2O4中DCr > DNi > DO，试问哪一个控制着NiCr2O4的形成速率？为什么？十八、如果要合成镁铝尖晶石，可提供的原料有MgCO3、Mg（OH）2、MgO、Al2O3·3H2O、- Al2O3、- Al2O3。从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好