晶态固体中的原子扩散

第一章 晶态固体中的原子扩散

1、简要说明影响溶质原子在晶体中扩散的因素。

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2、Ni板与Ta板中有0.05mm厚MgO板作为阻挡层，1400℃时Ni通过MgO向Ta中扩散，此时Ni在

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MgO中的扩散系数为D=9×1012cm2/s，Ni的点阵常数为3.6×108cm。问每秒钟通过MgO阻挡层在2×

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2cm2的面积上扩散的Ni数目，并求出要扩散走1mm厚的Ni层需要的时间。

3、对含碳0.1％齿轮气体渗碳强化，渗碳气氛含碳1.2％，在齿轮表层下0.2cm处碳含量为0.45%时齿轮达到最佳性能。已知铁为FCC结构，C在Fe中的D0＝0.23，激活能Q＝32900cal/mol，误差函数如表10－1。 1）试设计最佳渗碳工艺；

2）在渗碳温度不变，在1000℃时渗碳，要将渗碳厚度增加1倍，即要求在其表面下0.4cm处渗碳后碳含量为0.45%所需渗碳时间。

xxerf(2Dt) 0.0000 0.1125 0.2227 0.3286 0.4284 0.5205 0.6039 xxerf(2Dt) 0.6778 0.7421 0.7969 0.8247 0.8802 0.9103 0.9340 表10－1 2Dt与erf(2Dt)的对应值 x2Dt 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x2Dt 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 x2Dt 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 xerf(2Dt) 0.9523 0.9661 0.9763 0.9838 0.9891 0.9928 0.9953 4、一块厚度10毫米，含碳量0.77%的钢在强脱碳气氛中加热到800℃，然后缓慢冷却，试指出试样从表面到心部的组织分布。

5、一块用作承载重物的低碳钢板，为提高其表面硬度采用表面渗碳，试分析：

1) 渗碳为什么在?-Fe中进行而不在?-Fe中进行，即渗碳温度选择要高于727? ，为什么？ 2) 渗碳温度高于1100? 会出现什么问题？

6、铜-锌基单相固溶体进行均匀化处理，试讨论如下问题： 1) 在有限时间内能否使枝晶偏析完全消失？

2) 将此合金均匀化退火前进行冷加工，对均匀化过程是加速还是无影响？说明理由。

7、原子扩散在材料中的应用

8、何谓上坡扩散，举两个实例说明金属中上坡扩散现象。 9、简述固溶体合金的扩散机制

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