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材料热力学和动力学答案--第1页

Gibbs-Thomsoneffect:

1.TheGibbs–ThomsonEffect,incommonphysicsusage,referstovariationsinvapor

pressureorchemicalpotentialacrossacurvedsurfaceorinterface.Theexistenceofa

positiveinterfacialenergywillincreasetheenergyrequiredtoformsmallparticleswith

highcurvature,andtheseparticleswillexhibitanincreasedvaporpressure.

SeeOstwald–Freundlichequation.

2.Morespecifically,theGibbs–Thomsoneffectreferstotheobservationthatsmallcrystals

areinequilibriumwiththeirliquidmeltatalowertemperaturethanlargecrystals.In

casesofconfinedgeometry,suchasliquidscontainedwithinporousmedia,thisleadstoa

depressioninthefreezingpoint/meltingpointthatisinverselyproportionaltothepore

size,asgivenbytheGibbs–Thomsonequation.

Whyatarelativelylowertemperaturesolutetransporttendstobecomemoreeffectiveviagrain

boundarythanthroughthelatticeorthroughdislocation?Pleasehaveanexamplematerialtoclear.

（为什么在一个相对较低的温度，溶质趋向于通过晶界的运输比晶格和位错运输更有效？请

举一种材料作为例子详述）

答：在多晶体中的扩散除了再晶粒点阵内部进行之外，还会沿表面、晶界、位错等缺陷

部位进行。由于这些部位的点阵畸变较大，原子处于较高的能量状态，易于跳动，因而沿表

面、晶界、位错迁移的扩散系数恒大于原子穿越点阵内部的体扩散系数。

晶界扩散的作用因温度不同而不同，在温度较低时，由于晶界激活能比点阵激活能小得

多，晶界扩散对整个扩散起了重要作用。这也就是为什么在一个相对较低的温度，溶质趋向

于通过晶界的运输比晶格和位错运输更有效。但随着温度的升高，晶内空位浓度逐渐增加，

点阵扩散系数相应增大，比例很小的晶界扩散伴随着温度的升高其作用逐步减弱。

例如：单晶体银与多晶体银自扩散系数进行比较实验中可以发现，在温度较低时，多晶

o

体银的自扩散系数要远远大于单晶银的自扩散系数。而当温度上升到700C时，二者相当。

Afternucleationofbothphases,thecolonycangrowedgewisebythemovementoftheincoherent

interfacesthatapearlitegrowthintotheau