材料科学基础 第四章
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第四章非晶态结构与性质4-1名词解释熔体与玻璃体分化(解聚)与缩聚网络形成体网络中间体网络改变体桥与非桥氧硼反常现象单键强度晶子学说与无规则网络学说4-2试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。
4-3试用实验方法鉴别晶体2、2玻璃、硅胶和2熔体。
它们的结构有什么不同?4-4 试述石英晶体、石英熔体、2O·22熔体结构和性质上的区别。
4-5影响熔体粘度的因素有哪些?试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
4-6熔体粘度在727℃时是107·s,在1156℃时是103·s,在什么温度下它是106·s?(用η=A+解之)4-7 2熔体的粘度在1000℃时为1014·s,在1400℃时为107·s。
2玻璃粘滞流动的活化能是多少?上述数据为恒压下取得,若在恒容下获得,你认为活化能会改变吗?为什么?4-8一种熔体在1300℃的粘度是310 ·s,在800℃是107·s,在1050℃时其粘度为多少?在此温度下急冷能否形成玻璃?4-9试用η=A+(T-T0)方程式,绘出下列两种熔体在1350~500℃间的粘度曲线(η~1)。
两种熔体常数如下:4-10派来克斯()玻璃的粘度在1400℃时是109·s,在840℃是1013·s。
请回答:(1)粘性流动活化能是多少?(2)为了易于成形,玻璃达到105·s的粘度时约要多高的温度?4-11一种玻璃的工作范围是870℃(η=106·s)至1300℃(η=102.5·s),估计它的退火点(η=1012·s)?4-12一种用于密封照明灯的硼硅酸盐玻璃,它的退火点是544℃,软化点是780℃。
求:(1)这种玻璃粘性流动的活化能;(2)它的工作范围;(3)它的熔融范围。
4-13从以下两种釉式中,你能否判断两者的熔融温度、粘度、表面张力上的差别?说明理由。
《材料科学基础》第四章固体中原子即分子的运动1.名词:扩散扩散互扩散扩散系数互扩散系数扩散激活能扩散通量上坡扩散间隙扩散空位扩散原子迁移界面扩散表面扩散柯肯达尔效应反应扩散稳态扩散2.设有一条内径为30mm的厚壁管道,被厚度为0.1mm的铁膜隔开,通过管子的一端向管内输入氮气,以保持膜片一侧氮气浓度为1200mol/m)而另一侧的I气浓度为100 mol/m3,如在700C下测得通过管道的氮气流量为2.8xl0-8mol/s,求此时氮气在铁中的扩散系数。
解:通过管道中铁膜的氮气通量为J = J* ‘°——=4.4x 10 "mol/(m'・s)jx (0.03)2膜片两侧氮浓度梯度为:一萱二'2()()-l()() = U x]0_7m〃〃秫Ax 0.0001据Fick's First Law : J = -D^- n。
= ------------ -- = 4xl0-,,m2Isox Ac / Ax3.有一-硅单晶片,厚0.5mm,其一端面上每10’个硅原子包含两个像原子,另一个端面经处理后含镣的浓度增高。
试求在该面上每个硅原子须包含儿个像原子,才能使浓度梯度成为2xl°26atoms/m3,硅的点阵常数为0.5407nm。
4. 950°C下对纯铁进行渗碳,并希望在0.1mm的深度得到Wi(C)=0.9%的碳含量。
假设表面碳含量保持在IA/2(C)=1.20%,扩散系数为D -Fe=1010m2/s,计算为达到此要求至少要渗碳多少时间。
5.在-•个富碳的环境中对钢进行渗碳,可以硬化钢的表面。
己知在1000°C下进行这种渗碳热处理,距离钢的表面l-2mm处,碳含量从x= 5%减到x=4%。
估计在近表面区域进入钢的碳原子的流人量J (atoms/m2s)o (y・Fe在1000°C的密度为7.63g/cm',碳在y-Fe • | •的扩散系数D o=2.0xl0'5m2/s,激活能Q= 142kJ/mol)o£> = 2X10-11 折公8.为什么钢铁零件渗碳温度般要选择在Y ・Fe 相区中进行?若不在Y 相区进6.有两种激活能分别为Qi = 83.7kJ/mol 和Q2 = 251kJ/mol 的扩散反应。