扩散与固相反应

扩散与固相反应扩散与固相反应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＝形式写出其扩散系数（设点阵常数为）（式中为跃迁自由程；为几何因7-1dγr2Γ子；为跃迁频率）a rγ设有一种由等直径的、原子组成的置换型固溶体该固溶体具有简单立方Γ的晶体结构，点阵常数＝，且原子在固溶体中分布成直线变化，在7-2a b距离内原子百分数由增至又设原子跃迁频率＝，a

0.3nm a试求每秒内通过单位截面的原子数

0.12mm

0.

150.63aΓ10-6s-1制造晶体管的方法之一是将杂质原子扩散进入半导体材料如硅中假如硅片厚a度是，在其中每个硅原子中含有一个磷原子，而在表面上是涂有每7-3个硅原子中有个磷原子，计算浓度梯度（）每上原子百分数，（）每

0.1cm107107上单位体积的原子百分数硅晶格常数为400a cmb已知多晶材料中离子本征扩散系数（）和非本征扩散系数cm

0.5431nm（）由下式给出7-4mgo mg2+din（）分别求出和时，的（）和（）dex（）试求在的～图中，由非本征扩散转变为本征扩散的转折点温a25℃1000℃mg2+din dex度从题所给出的和式中求晶体的肖特基缺陷形成焓若欲b mg2+lnd1/t使7-57-4din dexmgo在中的扩散直至熔点时仍是非本征扩散，试求三价杂质离子应mg2+有什么样的浓度mgo mgo2800℃若认为晶界的扩散通道宽度一般为，试证明原子通过晶界扩散和晶格扩散的7-

60.5nm）（）（其中为晶粒平均486000cm2srt254500dex直径；、分别为晶界扩散系数和晶格质量之比为

1.2105exp cm2srtdin

0.249exp dgb109ddv d扩散系数dgb dv设体积扩散与晶界扩散活化能间关系为（、分别为晶界扩散与体7-7积扩散激活能），试画出～曲线，并分析在哪个温度范围内，晶界扩散超qgb1qv2qgb qv过体积扩散lnd1/t在一种柯肯达尔扩散中，假定（）晶体为简单立方结构；（）单位体积内原子数为一常数；（）原子的跃迁频率为，原子跃迁频率为7-8a b；（）点阵常数＝；（）浓度梯度为个；（）截面面积为1023c a1010s-1b109s-试求、原子通过标志界面的扩散通量以及标志界面移动速度1d a

0.25nm e10/cm f纯固相反应在热力学上有何特点为什么固相反应有气体或液体参加时，范特

0.25cm2a b荷夫规则就不适用了7-9假定从氧化铝和二氧化硅粉料形成莫来石为扩散控制过程，如何证明这一点又假如激活能为，并在下（小时）内反应过程完成7-10，问在下210kj/mol1400℃1h内反应会进行到什么程度在下又会如何10%1500℃在上形成一层非晶态薄膜，限制了进一步氧化完成氧化的分数是1h1500℃4h用测定增重的方法确定的，并发现是遵守抛物线氧化规律对特定颗粒尺寸的7-11sic sio2和纯氧，得到如下表所示实验数据，试确定表现激活能并说明这是一个扩散控sic制的反应o2为观察尖晶石的形成，用过量的粉包围的球形颗粒，在固定温度实验中的第内有的反应形成尖晶石试根据（）无需球形几7-12mgo1μm al2o3何修正时，（）用方程作球形几何修正，计算完全反应的时间1h20%al2o3a名词解释b jander（）自扩散和互扩散（）本征扩散和非本征扩散（）稳定扩散和非稳定扩散7-13（）几何因子（）加成反应a bc图中圆圈代表铝原子，带星号的圆圈代表它的同位素原子（）表示原d e子的原始分布状态，（）表示经过第一轮跳动后原子的分布情况试画出第二轮7-147-2a跳动后原子的可能分布情况和示意画出三个阶段同位素原子的浓度分布曲线（浓b度～距离图）c题附图x已知多晶材料中和的自扩散系数为7-27-14＋7-15α-cr2o3cr3o2-（）dcr3+

0.137exp（）do2-256000cm2srt

42300015.9exp cm2srt＋dcr3+

3.0×10–9＋试求和时，和的自扩散系数为多少（1000℃1500℃cr3+o2+1000℃dcr3+）

4.29×10–12cm2/sdo2–

6.98×10–171500℃在掺杂少量的多晶材料中，已知、和自扩散系数为do2-

5.48×10–12）（）7-16cao zro2zr4ca2o2-（）（试求时三种离子的自扩散系数，计算结387000cm2srt420000dcr2+

0.444exp cm2srt131000do2-

0.018exp果说明什么（＝＝＝）cm2srtdzr4+

0.035exp1200℃碳原子体心立方铁中的扩散系数为＝（－），求当振dzr4+

6.61×10–16cm2/sdca2+

5.66×10–16do2–

4.07×10–7动频率为，迁移自由程时的（）（）7-17d

2.0×10-6exp84×105/rt氢在金属中容易扩散，当温度较高和压强较大时，用金属容器储存氢气极易1013s-1r

0.143nm△s/r

2.686渗漏试讨论稳定扩散状态下金属容器中氢通过器壁扩散渗漏的情况并提出减少氢7-18扩散逸失的措施（）已知银的自扩散系数＝，＝；晶界扩散系数＝，＝试求银在及时7-19a dv

7.2×10-5m2/s qv190×103j/mol和的比值dgb

1.4×10-5m2/s qgb90×103j/mol927℃727℃dgb（）若实验误差为，试用例题的结果，说明当晶体平均直径＝dv时，在和下能否察觉到纯银的晶界扩散效应b5%7–6d10-4m（（）（）＝（）＝（）（）927℃727℃＝a dgb/dv

9274.25×103dgb/dv

7273.10×104b mgb/mv（）＝）

9270.0425试从－图中查出（）在和时的扩散系数（）mgb/mv

7270.310在和时的扩散系数并计算和中和的扩散激活7-20d ta cao1145℃1393℃b al2o3能和系数（（）（）1396℃1716℃cao al2o3ca2+al3+）q d0a

2.03×10–

131.92×10–12252kj/mol

4.06×10–4cm2/s b离子在氧化铁（）中的扩散系数，在时为，在

2.42×10–

117.02×10–12597kj/mol

1.12×105cm2/s时是，求活化能和在中的扩散常数（＝7-21fe2+feo600℃5×1010cm2/s＝）900℃

1.5×10-8cm2/s qfe feod0q一个厚的硅晶体，在一个表面上每个原子中含有个镓

96.54kj/mold

03.0×10–4cm/s（）原子，而在其它表面上处理成镓的高浓度面，如果要产生一个原7-

220.05cm107si2子的浓度梯度，在这个表面上必须在个原子中有多少个镓原子（硅ga-2×1018ga的晶格常数是）/cm4107si（原子数）

0.5407nm

0.11×1018ga/cm3·cm硅表面沉积了一层硼薄膜持，经短时间扩散后硼的浓度分布情况如图所示试考虑若硅表面硼浓度达到饱和并恒定不变时即＝，试求于7-237-3下扩散深度处硼浓度为时所需扩散时间为多少已知cs3×1026cm-3时（硼）的扩散系数为（分别用计算法和图解法求之）1200℃8μm1024m-3（）1200℃b4×10-13m2/s

25.68h图题附图2+在两根金晶体圆棒的端点涂上示踪原子，并把两棒端部如图（）所7-37-23示方7-24au#7-4a式连接在加热，示踪原子扩散分布如图（）所示，并满足下列关系920℃100h au#b（）式中是浓度；为实验中示踪原子总量求此时金的自扩散系数（c m122dt）c m

2.33×10–（）7mm2/s图在加热后的扩散分布曲线x2exp4dt在一定温度下，若扩散退火时间增加一倍，那么扩散物质的平均渗透深度将7-4920℃100h au*增加几倍（）7-25试讨论从室温于熔融温度范围内，氧化锌添加剂（摩尔）对单晶2中所有离子（、、）的扩散能力的影响7-2610-4%nacl利用电导与温度依赖关系求得扩散系数和用示踪原子等方法直接测得的值常zn nacl常不一致，试分析原因7-27根据烧结的数据测定了扩散系数在时，测得扩散系数为；在时则为，（）试确定活化能和系数；7-28zns563℃3×10-（）根据结构，请从缺陷产生和运动的观点来推断活化能的含义；（）根4cm2/s450℃

1.0×10-4cm2/s1q d0据六方和相互类似，预测随硫分压改变而改变的关系2zns3（）zns znod钠钙硅酸盐玻璃中阳离子的扩散系数如图所示，试问（）为什么

0.339cm2/s

48.86kj/mold ps比和扩散得快7-297-51na+（）扩散曲线的非线性部分产生的原因是什么（）将玻璃淬火，其曲线将ca2+si4+如何变化（）熔体中扩散活化能约为多少2na+34na+16图题附图（）试推测在贫铁的中铁离子扩散系数与氧分压的关系（）推测在7-57-29铁过剩的中氧分压与氧扩散的关系7-30a fe3o4b碳、氮和氢在体心立方铁中的活化能分别为、和，试对此差fe3o4异进行分析7-31847513kj/mol在中在中扩散活化能异常低（见下表），试分析其原因扩散离子在中在中在中在中在中在7-32co2+coo fe2+feo中在中在中激活能（）fe feoo uo2u uo2co coofe fe3o4cr扩散离子在中在中在中nicr2o4ni nicr2o4o nicr2o4kj/mol在中在中在中在中激活能（）96151318105201318272226mg mgo ca caoal al2o3在某种材料中，离子的晶界扩散系数和体积扩散系be beoti tio2zr zro2o zro2kj/mol数分别为3483224772762513101887-33（）和dgb8104161044（），试求出在什么温度

2.0010exp dv范围内晶界扩散与体积扩散各占优势

1.0010exp rtrt在氧化物中掺入微量后，的扩散增强，试问通过何种缺陷9发生扩散要抑止的扩散应采取什么措施，为什么7-34mo r2o m2+m2+实验测得－的互扩散系数如下m2+试求出互扩散的活化能7-35zn fe2o3~d1100℃由和制取时，预先在界面上埋入标志物，然后让其进行

1.951010cm2s~d1370℃10201010cm2s反应（）若反应是由和互扩散进行的，标志物的位置将如何改变7-36mgo fe2o3mgfe2o4（）当只有和共同向中扩散时，情况又如何（）在存在氧化还a mg2+fe3+原反应的情况下，和b fe3+o2-mgoc＋fe2互扩散时，标志物又将如何移动（提示查、的自扩散系数，根据扩散速mg2+fe3+mg2+。