材料科学基础第3章 习题

湖州师范学院求真学院课堂教学模式改革-《材料科学基础》chapter 3 lecturework

第3章固体中的扩散

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1、 在一定温度下，若扩散退火的时间加倍，那么扩散物质的平均渗透深度将增加几倍？

2、 硅表面沉积了一层硼薄膜，经短时间扩散后硼的浓度分布情况

如下图所示，试考虑若硅表面硼浓度达到饱和并恒定不变（Cs=3x1026cm-3），要求于1200°C下扩散深度为8 mm处硼的浓度为1024cm-3，则所需扩散时间为多少？ 已知DB（1200 oC）= 4x10-13cm2sec-1。

3 、 如右图所示，两块全等方块氧化物陶瓷1和2，其组成分别是Co0.4Ni0.6O和Co0.5Ni0.5O，压紧后加热保温40小时

（144,000秒）快速冷却至室温。化学分析表明，从接缝往陶瓷2内2毫米处的成分为Co0.461Ni0.539O。设Co2+和Ni2+的扩散系数相同。1、计算该温度时扩散系数D=?厘米2/秒.2、从接缝往合金2内4毫米处成分为Co0.461Ni0.539O需多少时间？3、从接缝往合金2内4毫米处成分为Co0.45Ni0.55O需多少时间？

陶瓷1 陶瓷2

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4、 试分析碳原子在面心立方和体心立方铁八面体空隙间跳跃情况并以

为a0）

形式写出其扩散系数（设点阵常数

5、 设有一种由等直径的A、B原子组成的固溶体。该固溶体具有简立方的晶体结构，点阵常数a=3A，且A原子在固

溶体中分布成直线变化，0.12 mm距离内由0.15%增至0.63%（原子）。又设A原子频率G=10-6(sec-1)，试求每秒内通过单位截面A的原子数。

6 、 在NaCl单晶中添加10-4 mol%的ZnCl2，已知NaCl的Schottky缺陷形成能为2.3 eV，试分析在高温和低温时分别

是由本征和非本征扩散机制的哪一种控制的？并求出转变温度。(k=8.616x10-5 eV/Ｋ)

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7、根据ZnS的烧结数据，在563°C时，测得扩散系数为3x10-4cm2/sec；在450°C时，扩散系数为1x10-4cm2/sec。1、

试确定扩散活化能DE和系数D0；2、ZnS与ZnO的性质相似，有类似的缺陷反应。试求扩散系数D与硫分压的关系。

8、 （1）贫铁的Fe3O4，结构式可写成Fe1-xO，相当于FeO体系中氧增加，且有铁的空位形成。试推导铁离子扩散系

数与氧分压的关系。（2）铁过剩的Fe2O3，结构式可写成Fe2+xO3，相当于Fe2O3体系中氧缺少，且有氧的空位形成。试推导氧扩散系数与氧分压的关系。

9、 在柯肯达尔扩散实验中,取得下列数据：(1)扩散时间t=200小时；(2)标志界面移动量DL=0.0144cm；(3)互扩散系数

；(4)成份——距离曲线在标志界面处的斜率

NA=0.4。试求A、B二组元的扩散系数。

；(5)A组元的原子百分比浓度

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