【精选】075材料科学基础习题@北工大.pdf

7 1. 有一硅单晶片，厚0.5mm，其一面上每10 个硅原子包含两个镓原子，另一个 7 面经处理后含镓的浓度增高。试求在该面上每 10 个硅原子需包含几个镓原子， 才能使浓度梯度为2×10-26 3 原子/m m 硅的晶格常数为0.5407nm 。 2. 为研究稳态条件下间隙原子在面心立方金属中的扩散情况，在厚0.25mm 的金 2 属薄膜的一个端面(面积 1000mm ) 保持对应温度下的饱和间隙原子，另一端面 为间隙原子为零。测得下列数据： 薄膜中间隙原子的溶解度 间隙原子通过薄膜的速率 温度(K) 3 (kg/m ) (g/s) 1223 14.4 0.0025 1136 19.6 0.0014 计算在这两个温度下的扩散系数和间隙原子在面心立方金属中扩散的激活能。 3. 一块含0.1%C 的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm 的地方碳的浓度达到0.45% 。 在t0 的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%， 4. 根据上图4-2 所示实际测定lgD 与1/T 的关系图，计算单晶体银和多晶体银在 低于700℃温度范围的扩散激活能，并说明两者扩散激活能差异的原因。 5. 设纯铬和纯铁组成扩散偶，扩散 1 小时后，Matano平面移动了 1.52×10-3cm 。 2 已知摩尔分数CCr=0.478 时，dC/dx=126/cm，互扩散系数为 1.43×10-9cm /s ，试 求Matano面的移动速度和铬、铁的本征扩散系数DCr ，DFe 。(实验测得Matano面 -9 2 移动距离的平方与扩散时间之比为常数。DFe=0.56×10 (cm /s) ) 6. 对于体积扩散和晶界扩散，假定Q ≈1/2Q ，试画出其InD相对温度倒数1/T 晶界 体积 的曲线，并指出约在哪个温度范围内，晶界扩散起主导作用。 9 7. γ铁在925℃渗碳4h ，碳原子跃迁频率为1.7×10 /s ，若考虑碳原子在γ铁中的八 面体间隙跃迁，(a)求碳原子总迁移路程S；(b)求碳原子总迁移的均方根位移；(c) -9 若碳原子在 20 ℃时跃迁频率为Γ=2.1×10 /s ，求碳原子的总迁移路程和根均方位 移。 8.假定聚乙烯的聚合度为2000 ，键角为109.5°，求伸直链的长度为Lmax 与自由旋 转链的均方根末端距之比值，并解释某些高分子材料在外力作用下可产生很大 2 2 变形的原因。(l=0.154nm, h =nl ) 9. 已知聚乙烯的Tg=-68℃，聚甲醛的Tg=-83℃,聚二甲基硅氧烷的Tg=-128℃,试 分析高分子链的柔顺性与它们的Tg 的一般规律。 10.试分析高分子的分子链柔顺性和分子量对粘流温度的影响。 11.有两种激活能分别为E =83.7KJ/mol和E =251KJ/mol 的扩散反应。观察在温度 1 2 从25 ℃升高到600℃时对这两种扩散的影响