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计算题 1已知纯钛α/β的平衡相变温度为882OC,相变焓为4142J?
mol-1,试求将β-Ti过冷到800OC时,β→α的相变驱动力 2若某金属形成空位的激活能为?
mol-1,试求在700OC下,该金属的空位浓度。
3纯Bi在压力下的熔点为544K。
增加压力时,其熔点以/10000K?
MPa-1的速率下降。
另外已知融化潜热为?
g-1,试求熔点下液、固两相的摩尔体积差。
混合在一起后,既没有热效应也没有体积效应时所形成的溶体。
混合物:
结构不同的相或结构相同而成分不同的相构成的体系化合物:
两种或两种以上原子组成的具有特定结构的新相溶解度:
溶体相在与第二相平衡时的溶体成分,固溶体在与第二相平衡时的溶解度也成为固溶度。
溶解度间隙:
溶体的自能-成分曲线上出现拐点时,溶体的结构稳定性会发生变化,导致同类原子偏聚在一起的失稳分解,从而形成形溶解度的的中断,也称为出现溶解度间隙。
有序化:
如果原子的相互作用能IAB远小于零,溶体中异类组元的原子更倾向聚合在一起的现象称为有序化。
Henry定律:
稀溶体的溶质定律。
在温度一定时,以A组元为溶剂,B组元为溶质的稀溶体中,溶质的活度系数为常数,aB?
XBfBfB为常数 Raoult定律:
即稀溶体的溶剂定律。
当溶质的浓度极低时,溶剂的活度系数近似等于1,即aA=XA 填空题 1在恒压下,对二元溶体而言,摩尔自能取决于温度和溶体成分。
得出这一结论的原理是吉布斯相律 2如果有NA个A原子和NB个B原子构成1mol的理想溶体。
设Na为阿伏加德罗常数。
则理想溶体的微观状态数W= Na!
NA!
NB!
3混合物摩尔自能的计算4A、B两组元形成的二元正规溶体,设其Spinodal曲线和溶解度间隙曲线的顶点温度为Ts,相互作用能为IAB,则顶点温度Ts和相互作用能IAB的关系式为TS?
IAB2R 5偏摩尔Gibbs自能就是化学势,二元溶体中i组元化学势的通式为:
?
Gm?
i?
(1?
X)i?
Xi 6溶体中组元的活度ai等于组元的浓度Xi乘以活度系数fi,活度系数产生的原因是相互作用能 论述题 MG1试证明混合物自能服从混合律,即混合物的摩尔自能m与两相的摩 尔自能Gm和Gm之间的关系式为 MGm?
?
MM?
XB?
XBX?
X?
BB?
G?
Gmm?
XBXB?
XBM?
Xm、Xm和Xm分别为混合物、α相和β相的成分 式中, 2试利用在Gm-X图中化学势的图解法,解释为什么有的固溶体当中会发生上坡扩散。
计算题 1试用正规溶体模型计算一个IAB=?
mol-1成分为XB=的二元固溶体,其发生Spinodal分解的上限温度是多少?
其发生Spinodal分解的顶点温度Ts又为多少?
2某A-B二元正规溶体的IαAB=20KJ?
mol-1,试求800K发生Spinodal分解的成分范围 第三章二组元材料热力学名词解释:
端际固溶体:
当合金相的晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时,这种合金相就称为一次固溶体。
在相图中一次固溶体通常是出于两端,所以又被称作端际固溶体 分配比:
溶质元素的重要性质,用以判断溶质元素对平衡两相稳定性的影响。
定义为:
KB?
XX,其中B和B分别为溶质原子在α和β两相中的平衡成分。
区域熔炼:
利用液固两相平衡时成分的差异而设计的获得高纯材料的方法。
通过移动加热环,让棒状待提纯材料从一端到另一端逐次熔化、凝固,使杂质原子聚集在一端,从而使材料得以提纯 相稳定化参数:
是分配比的热力学表征。
定义为 ?
GB?
RTlnKB?
0GB?
I?
GB称作β相稳定化参AB, 数 填空题:
1两相平衡的基本判据即平衡态判据是体系的Gibbs自能为极小值,即dG=0或G=min在此基础上根据化学势的定义,派生出两相平衡时各组元的化学势必须相等2两相平衡的化学势相等条件也可以称公切线法则:
平衡两相的摩尔自能曲线公切线的切点成分是两相平衡成分,两切点之间成分的体系处于两相平衡状态 3若A-B二元系中存在化合物中间相AmBn时,化合物的摩尔自能与化学势的条件是Gm?
m?
n?
AB 4两个稀溶体平衡时,平衡两相的浓度差与溶质无关,而取决于温度和该温度下溶剂的相变自能 5二元合金相图中,溶质元素会对γ相区产生影响,使得γ相区缩小的溶质元素称为αformer,使得γ相区扩大的溶质元素称为γformer 论述题 1向Fe中加入αformer元素将使γ相区缩小。
试证明:
无论加入什么元素,要使γ相区完全封闭,元素的加入量至少要达到%?
计算题 ?
K1已知Fe-W合金中,W在γ相及α相中的分配系数W?
XW?
,α中WXW?
0?
OX?
GFe的含量为W,试求在1100C下,纯铁的相变自能 ?
K2在Fe-Sb合金中,Sb在γ相及α相中的分配系数Sb?
XSb?
,试计算在XSb0?
GFe1100C下两相的平衡成分。
已知在1100C下,纯铁的相变自能 O O =-116J?
mol-1 3如果A-B二元系中的固相的相互作用键能具有成分依存性,关系为u溶解度间隙的顶点温度。
?
2aXB,试求 第四章相变热力学名词解释 1无扩散相变:
相变过程中不发生溶质元素的长程定向移动,相变产物和母相具有相同成分,只是结构发生了变化。
2T0线:
各温度下母相和转变产物相的摩尔自能相等的各点成分的连线,即无扩散相变驱动力为0的成分和温度关系曲线 3马氏体点:
原指Fe基合金冷却时奥氏体转变成马氏体的开始温度,后将所有冷却时发生的无扩散切变相变的开始温度称为马氏体点 4一级相变:
压力一定时,在可逆相变温度下,成分不变相变的母相和新相化学势相等,而化学势对温度、压力的一阶偏微分不等的相变。
特点是发生一级相变时会伴随体积和熵(焓)的突变。
5二级相变:
压力一定时,在可逆相变温度下,成分不变相变的母相和新相化学势相等,化学势对温度、压力的一阶偏微分也相等,但化学势对温度、压力的二阶偏微分不等。
即有等压热容、膨胀系数和压缩系数的突变。
6晶间偏析:
固溶体中溶质原子分布不均匀,在晶界发生溶质原子的富集或是贫化,对材料的性能产生影响,本质上是一种热力学平衡状态。
填空题 1A-B二元系固溶体,如果IAB>
0,而且温度不高,则摩尔自能曲线所形成拐点。
这时整个成分范围可以分成三个区域,分别称为:
稳定区、失稳区和亚稳区 2在固溶体的亚稳区成分范围内,固溶体会发生分解,但不能以失稳分解的机制发生,而要通过普通的形核长大机制进行。
3第二相析出是指从过饱和固溶体中析出另一结构的相 ?
2σ4弯曲表面的表面张力?
和附加压力P的关系式为P?
,假设弯曲表面的半径为r. r5根据Trouton定律:
多数物质的液体在沸点汽化时的熵变约是气体常数R的11倍 论述题 1如图所示A-B二元系中,成分低于 ?
XB的γ单相可以通过无扩散相变,转变成同成分不 同结构的α单相。
若γ相及α相都可以用正规溶体近似描述,试写出其无扩散相变驱动力表 达式并加以证明。
2试证明晶界偏析这一热力学现象的平衡判据——平行线法则 3试在摩尔自能成分曲线即Gm-X图中标出,一个二元固溶体α,析出同结构固溶体的相变驱动力和形核驱动力,并分析对两组元的相互作用能和温度有何要求,析出什么成分的晶核时驱动力最大。
第四章相变热力学名词解释 1无扩散相变:
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- 材料 热力学 知识点