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扩散
名词解释
扩散,自扩散,化学扩散,间隙型溶质原子扩散,置换型溶质原子扩散,上坡扩散,下坡扩
散,体扩散,相变扩散,可肯达尔效应,肖特基空位,弗伦克尔空位
扩散:液体和气体原子迁移对流和扩散,但固体只能扩散,即原子由一个平衡位置迁移到另
一个平衡位置的现象
自扩散:与浓度梯度无关的扩散,由于热振动造成的扩散
化学扩散:与浓度梯度有关的扩散
间隙扩散:通过间隙机制进行的扩散,即原子由原来的间隙位置跃迁到另一个间隙位置的过
程,其激活能比空位扩散机制小
置换型溶质原子扩散:溶剂原子扩散不可忽略,晶体都具有一定的空位浓度,按照空位机
制进行扩散
上坡扩散:扩散由低浓度向高浓度的扩散过程
下坡扩散:扩散由高浓度向低浓度的扩散过程
体扩散:晶体内部的扩散,速度相对较慢
相变扩散:扩散过程中,过饱和固溶体产生新相的扩散叫做相变扩散
可肯达尔效应:在置换固溶体中,由于两组元扩散速率的不同,导致原始扩散偶界面向扩散
速度快的一侧移动的现象
肖特基空位:脱位原子迁移到晶体表面或者内表面的正常结点位置,从而使晶体内部留下空
位,这样的空位称为肖特基空位
弗伦克尔空位:晶体结构中由于原先占据一个格点的原子(或离子)离开格点位置,成为间
隙原子(或离子),并在其原先占据的格点处留下一个空位,这样的空位-间隙对就称为弗仑
克尔空位。
简述题
1,简述固体的扩散机制,以及影响因素
交换机制,空位机制,间隙机制,晶体内部及表面扩散机制
温度,固溶体类型,晶体缺陷,晶体结构,组成成分,弹性应力场,
相与凝固
名词解释
相图,相律,凝固,结晶,结构起伏,能量起伏,过冷度,实际结晶温度,结晶温度,均匀
形核,非均匀形核,临界形核功,形核率,生长速率,温度梯度,变质处理,光滑界面,粗
糙界面,平面状生长,树枝状生长结晶
相图:指采用的热力学变量不同构成不同的相图,即属于热力学范畴
相律:反映体系内自由度与组分数和相数间关系的数学表达式。系统中物理性质和化学性质
完全均匀的部分。在多相系统中,相与相之间有明显的界面,超过界面,物理或化学性质发
生突变。系统中所包含相的总数,称为相数。
凝固:液态转变为固态的相变过程
结晶:物质从液态(溶液或熔融状态)或气态形成晶体
结构起伏:熔融合金中长程无序,短程有序,并且短程有序的原子团也不是一成不变的,他
们时涨时落,时大时小,瞬息万变的过程叫做结构起伏
能量起伏:体系中每个微小体系元所具有的能量偏离平均能量水平的现象叫做能量起伏
过冷度:相变温度与实际相变温度的差值
实际结晶温度:指物质从液体转变为晶体的过程所需的温度
均匀形核:新相在母相中均匀形成的过程,即可直接以原子团为基底形核
非均匀形核:新相优先在母相中存在异质处形核的过程,也可以铸壁为基底。
临界形核功:形成临界形核所需要的功
形核率:单位体积的液态金属内单位时间产生的晶核数称为形核率
生长速率:晶体生长过程中结晶界面移动的速率
温度梯度;分为正温度梯度和负温度梯度,前者为随着距离固液界面的增大,温度逐渐升高
的过程,后者恰恰相反
变质处理:在金属液中添加少量活性物质,促进液体金属内部形核或改变晶体成长过程的一
种方法
光滑界面:是指液—固相界面上的原子排列成平整的原子平面,液、固两相截然分开
粗糙界面:是指液—固相界面上的原子排列高低不平,存在几个原子层厚度的过渡层,在过
渡层中约有半数的位置被固相原子所占据
平面状生长:晶体具有正温度梯度时,晶体以平直界面方式推移长大。此时,界面上任何
偶然的、小的凸起伸入液体时,都会使其过冷度减小,长大速率降低或停止长大
树枝状生长结晶:负的温度梯度时,界面的热量可以从固、液两相消散,界面移动不只受到
固相传热速率控制。如果某处偶然伸入液相,则进入了ΔT更大的区域,可以更大的速率生
长,伸入液相中形成一个晶轴。由于晶轴结晶时向两侧液相中放出潜热,使液相中垂直于晶
轴的方向又产生负向温度梯度,这样晶轴上又会出现二次晶轴。同理二次晶轴上又会长出三
次晶轴,这种生长方式称为树枝状生长
简述题
1,试述结晶相变的热力学条件,动力学条件,能量及结构条件
1).热力学条件为▲G0,由单位体积自由能的变化公式知,过冷度必须大于零才能满足上述
条件,因此前提是存在过冷度
2).动力学条件为液—固界面前沿液体的温度TiTm(熔点),即存在动态过冷。
3).能量条件为存在能量起伏补充体积自由能补充不了的能量
4).结构条件为结构起伏形成的原子团是形核的基础
2.简述均匀形核功推导结果和晶核的临界半径的物理意义
临界晶核
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