《材料物理化学》试卷2013级

合集下载

(完整word版)材料物理性能A试卷答案及评分标准

(完整word版)材料物理性能A试卷答案及评分标准

材料物理性能A 试卷答案及评分标准一、是非题(1分×10=10分)1√;2×;3×;4√;5×;6√;7√;8√;9√;10×。

二、名词解释(3分×6=18分,任选6个名词。

注意:请在所选题前打“√”)1、磁后效应:处于外电场为H0的磁性材料,突然受到外磁场的跃迁变化到H1,则磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值,而是一部分瞬时到达,另一部分缓慢趋近稳定值,这种现象称为磁后效应。

2、塑性形变:是指在超过材料的屈服应力作用下产生形变,外应力移去后不能恢复的形变。

无机材料的塑性形变,远不如金属塑性变形容易。

3、未弛豫模量:测定滞弹性材料的形变时,如果测量时间小于τε、τσ,则由于随时间的形变还没有机会发生,测得的是应力和初始应变的关系,这时的弹性模量叫未驰豫模量。

4、介质损耗:由于导电或交变场中极化弛豫过程在电介质中引起的能量损耗,由电能转变为其他形式的能,统称为介质损耗。

5、光频支振动:光频支振动:格波中频率甚高的振动波,质点间的位相差很大,邻近质点的运动几乎相反时,频率往往在红外光区,称为“光频支振动”。

6、弹性散射:散射前后,光的波长(或光子能量)不发生变化的散射。

7、德拜T3定律:当温度很低时,即T<<θD,c v=1939.7(T/θD)3j.K-1.mol-1,即当T→0 K时,c v∝T3→0。

8、BaTiO3半导体的PTC现象:价控型BaTiO3半导体在晶型转变点附近,电阻率随温度上升发生突变,增大了3~4个数量级的现象。

三、简答题(5分×5=25分,任选5题。

注意:请在所选题前打“√”)1、(1)构成材料元素的离子半径;(2)材料的结构、晶型;(3)材料存在的内应力;(4)同质异构体。

2、(1)透过介质表面镀增透膜;(2)将多次透过的玻璃用折射率与之相近的胶将它们黏起来,以减少空气界面造成的损失。

最新-第二学期材料物理化学补考考试试卷-答案

最新-第二学期材料物理化学补考考试试卷-答案

2012~2013 学年度第二学期《材料物理化学》期末补考试卷答案课程代码:0303010 试卷编号:1-A 命题日期:2012 年12 月20 日答题时限:120 分钟考试形式:闭卷笔试一、判断题(共10分,每小题1分,你认为正确的在括号中填“√”,错的填“X”)1.偏摩尔量就是化学势。

(X)2.隔离系统的热力学能是守恒的。

(√)3.绝热过程Q=0,由于Q=ΔH,所以ΔH=0。

(X)4.朗缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。

(√)5.单组分系统的相数最多为3。

(√)6.恒温下,稀电解质溶液的浓度增大时,摩尔电导率增大。

(X)7.理想气体绝热过程功的计算式为W=nC v,m(T2-T1),此式无论绝热过程是否可逆均适用。

(√)8.反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),恒温下若增大体系的总压,反应正向进行。

(X)9.若一个过程是可逆过程,则该过程的每一步都是可逆过程。

(√)10.稀溶液的沸点一定高于纯溶剂的沸点。

(X)二、填空题(共20分,每小题2分)1. 在U 、H 、S 、G 四个热力学量中,系统发生恒温恒压可逆相变,不变的量是 G ,而绝热可逆过程中不变的量是 S 。

2. 理想气体经历一个循环过程,对环境作功100 J ,则循环过程的热Q 等于 100 J 。

3. 某反应在20o C 时的速率常数为0.01s -1,该反应的级数为 一级 ,20o C 时反应的半衰期为 69.31S 。

4. 理想液态混合物的ΔV = 0,ΔH = 0,ΔS > 0,ΔG < 0 (选填“>, <, =” ) 5.已知 E ΘCu 2+/Cu = 0.337V , E ΘCu +/Cu = 0.521V , 由此可求出E ΘCu 2+/Cu + = 0.153 V 。

6.在一抽空的容器中放有过量的NH 4HS (s )发生分解反应,NH 4HS (s )与其分解产物NH 3(g )和H 2S (g )成平衡,此平衡系统的相数P 、组分数C 、自由度数F 分别为: 2,1,1 。

蚌埠医学院2013材料学试题

蚌埠医学院2013材料学试题

蚌埠医学院2015/2016学年第2学期13口腔《口腔材料学》考试试卷试卷类别:A卷考试时间:100分钟系别口腔医学系年级 2013级学号姓名1、牙釉质酸蚀刻技术最好采用以下哪种酸?(B)A.27%磷酸B.37%磷酸C.27%硼酸D.37%硼酸E.50%磷酸2、在烤瓷烧结过程中,下面哪个选择准确总结了体积变化的原因(A)A、烧结收缩和冷却收缩B、烧结膨胀和反应收缩C、烧结膨胀和压缩收缩D、失水收缩和烧结收缩E、烧结膨胀和冷却收缩3、牙科烤瓷在下列哪种加载下显示出最大的机械变形耐受性(A)A、压应力B、拉应力C、剪应力D、弯曲应力E、扭转力4、下列哪种合金不属于贵金属铸造合金?( B )A 银-钯合金B 钛合金C 钯-铜-镓合金D 金-银-铂合金E 钯-铜合金5、患者左上颌中切牙烤瓷冠修复,在烤瓷冠制作过程中,需先戴用临时冠两周,采用的粘固剂最好是(B)A.磷酸锌粘固剂B.氧化锌丁香酚粘固剂B.树脂粘固剂C.玻璃离子粘固剂E.氢氧化钙粘固剂6、烤瓷结合到金属基底上,应设计陶瓷内部有(A)A、轻微的压应力B、轻微的拉应力C、轻微的扭转应力D、轻微的剪应力E、轻微的弯曲应力7、在金属烤瓷材料的不透明瓷中,有利于与烤瓷合金结合的是(C)A、氧化锌B、氧化铝C、氧化锡D、氧化硅 E氧化锆8、自凝义齿基托树脂制作修复体的较佳时期是(B)A湿砂期B 稀糊期 C 粘丝期 D 面团期 E 橡胶期9、铸造时石膏结合剂包埋材料的加热温度必须在(C)A、500℃以下B、600℃以下C、700℃以下D、1000℃以下E、1000℃以上10、锻造镍铬合金片中镍和铬的作用是(A)A.镍增加韧性,铬增加强度和硬度。

B.镍清除氧化物,铬增加韧性。

C.镍增加硬度,铬增加韧性。

D.镍铬都提高硬度。

E.镍铬都增加韧性11、下列合金中可用于制作活动义齿支架的是( B)A.锻制钴铬合金丝B.铸造钴铬合金C.锻制镍铬不锈钢D.铸造铜合金E.锻制钛合金丝12、石膏结合剂包埋材料中二氧化硅的含量约为(C)A、90%B、80%C、70%D、50%E、60%13、无水石膏在(C)℃便开始分解A、 400B、 600 C 、750 D、900 E、>100014、无消毒和抑菌作用的根管充填材料是(A)A.牙胶 B. 酚醛树脂C.碘仿糊剂D.氢氧化钙糊剂E.氧化锌丁香油糊剂15、磷酸盐包埋材料的主要成分是方石英、石英,或者二者混合使用,占总重量大约为(A)A、80%-90%B、70%--80%C、60%--70%D、50%--60%E、40%--50%16、银汞合金充填治疗后,修复部位不可咀嚼食物的时间为(B)A、1小时B、24小时C、6小时D、1周E、20分钟17、银汞合金强度在其固化多少小时后,达到最高值(D)A、2天B、20分钟C、6小时D、1周E、24小时18、为增加银汞合金的强度,采取的主要措施是(A)A 、增加铜的含量 B、增加银的含量 C、增加锌的含量D、减少锡的含量E、增加汞的含量19、银汞合金可塑性较大的时间范围为(E)A、26-30分钟B、10-14分钟C、5-9分钟D、21-25分钟E、15-20分钟20、烤瓷与金属能够有化学结合,原因是什么(B)A、插入了一个中间金属层B、烤瓷氧化物和氧化金属层结合C、烤瓷润湿到金属表面D、金属原子和陶瓷结构混合E、以上都不是21、(A)是表征物体长度随温度变化的物理量A:线胀系数 B:热导率 C:应变 D:蠕变E:流电性22、汞齐化是(E)与汞在室温下混合的过程A:银B:锡C:锌D:铜E:银合金粉23、蠕变的大小受下列哪些因素的影响(E)A:银汞合金的结构B:粉汞比C:温度的影响D:充填压力及调和研磨的时间E:以上都是24、应用银汞合金时应注意防护,下面哪项措施是错误的(C)A:手工调和研磨应当在密闭切又通风的调和箱内进行B:汞应当保存于不易破损的密闭容器中。

《材料分析测试方法A》作业

《材料分析测试方法A》作业

材料物理专业2013级《材料分析测试方法A 》作业第一章 电磁辐射与材料结构一、教材习题1-1 计算下列电磁辐射的有关参数:(1)波数为3030cm -1的芳烃红外吸收峰的波长(μm );(2)5m 波长射频辐射的频率(MHz );(3)588.995nm 钠线相应的光子能量(eV )。

1-3 某原子的一个光谱项为45F J ,试用能级示意图表示其光谱支项与塞曼能级。

1-5 下列原子核中,哪些核没有自旋角动量?12C 6、19F 9、31P 15、16O 8、1H 1、14N 7。

1-8 分别在简单立方晶胞和面心立方晶胞中标明(001)、(002)和(003)面,并据此回答:干涉指数表示的晶面上是否一定有原子分布?为什么?1-9 已知某点阵∣a ∣=3Å,∣b ∣=2Å,γ = 60︒,c ∥a ×b ,试用图解法求r *110与r *210。

1-10 下列哪些晶面属于]111[晶带?)331(),011(),101(),211(),231(),132(),111(。

二、补充习题1、试求加速电压为1、10、100kV 时,电子的波长各是多少?考虑相对论修正后又各是多少?第二章 电磁辐射与材料的相互作用一、教材习题2-2 下列各光子能量(eV )各在何种电磁波谱域内?各与何种跃迁所需能量相适应?1.2×106~1.2×102、6.2~1.7、0.5~0.02、2×10-2~4×10-7。

2-3 下列哪种跃迁不能产生?31S 0—31P 1、31S 0—31D 2、33P 2—33D 3、43S 1—43P 1。

2-5 分子能级跃迁有哪些类型?紫外、可见光谱与红外光谱相比,各有何特点?2-6 以Mg K α(λ=9.89Å)辐射为激发源,由谱仪(功函数4eV )测得某元素(固体样品)X 射线光电子动能为981.5eV ,求此元素的电子结合能。

2013年华南理工物化二考研试题及参考答案(工科)-完整

2013年华南理工物化二考研试题及参考答案(工科)-完整

(5 分)
/ RT 代入得 将 ln K r Gm
ln K {r H m (298K) r C p ,m (T 298K) T [r Sm (298K) r C p ,m ln(T / 298K)]} / RT
将数值代入有:
(298K) +4.0*ln(457.4/298)]}/(8.315*457.4) ln0.36=-{61500+4.0*(457.4-298)-457.4*[ r Sm
3. 固态和液态 UF4 的蒸气压与温度的关系分别为: ln[p(s)/Pa]=41.67-(10.017× 103 K)/T ln[p( l ) /Pa]=29.43-(5.900× 103 K)/T (1) 试计算 UF4 三相点的温度和压力; (2) 求 UF4 的正常沸点; (3) 计算 UF4 三相点的摩尔熔化热及摩尔熔化熵; (4) 计算由 UF4 三相点温度增加 0.012 K 时,其压力变化多少? 假设 1 mol 液态 UF4 的体积比固体大 0.0091dm3。 3. [解]:(1) 41.67-10.017 10 K/T=29.43-5.900 10 K/T
5. 将氯苯用水蒸气蒸馏提纯,在 100kPa 压力下进行,冷凝后的水和氯苯完全不互溶,已知该 系统的共沸点为 92℃,氯苯在共沸点下的蒸气压为 29 kPa。试解决下列问题: (1) 气相中氯苯的组成; (2) 欲蒸出 100 kg 纯氯苯,需要消耗多少水蒸气?氯苯的摩尔质量为 112.5 g·mol 1。(10 分)
(4 分) (2 分)
=RT2[dln(p(l)/Pa)]/dT=49.05 kJ· mol-1 kJ· mol-1 (6 分)
subHm fusHm fusSm

物理化学A考试试卷

物理化学A考试试卷

A. 10min
B. 20min
C. 30min
D. 40min
13. 对亚铁氰化铜负溶胶而言, 电解质 KCl, CaCl2, CaSO4 的聚沉能力顺序为:
()
A. KCl > CaCl2 > CaSO4
B. KCl >CaSO4 > CaCl2
C. CaCl2 > CaSO4 > KCl
D. CaSO4 > CaCl2 > KCl
将______。
得分
三、计算题(10 分):
298K 时测得 AgCl 饱和溶液及高纯水的电导率 分别为 3.4110-4Sm-1 和 1.6010-4Sm-1。试计算 298K 时,AgCl 的溶解度和溶度积。已知 m(Ag+)= 61.9 10-4 Sm2mol-1,m(Cl-) = 76.35 10-4Sm2mol-1,M(AgCl)=143.4。
()
A. 降低
B. 升高
C. 不变
D. 无法判断
3. 298K 时,电池 Pt|H2 (0.1p)|HCl(a=1) H2 (p)|Pt 的总电动势约为
()
A. 0.118V
B. -0.059V
C. 0.0295V
D. -0.0295V
4. 按物质导电方式的不同而提出的第二类导体----电解质溶液,下述对其特点的
第 -1- 页 共 4 页
6. 某电池电动势与温度的关系为: E/V = 1.01845 - 4.05×10-5 (t/℃ - 20) - 9.5×10-7
(t/℃ - 20)2,298 K 时,电池可逆放电,则:
()
A. Q > 0
B. Q < 0

北京化工大学860物理化学2013——2015

北京化工大学860物理化学2013——2015
p
(3) 计算电池可逆放电时的电功 Wr,m,Qr,m 及电池反应的 r Sm ;
(4) 设计电池计算 298 K 时 PbSO4 溶液的 Ksp。
5.(18 分) 由两个基元反应所构成的平行反应: kA1 2A kA2 C+D 其活化能 E=100 kJmol-1。 在 560 K 时, 将 cA0=0.2 moldm-1 的 A 放入抽空的反应器中进行反 应,测得 A 的半衰期为 10 min,且在反应过程中 B、D 的浓度之比恒为 1.5。 B+C
pB p 表示真实气体混合物某一组分 B 的化学势
D. B =B (l,T ) RT ln xB 表示理想液态混合物某一组分 B 的化学势
*
8.在温度 T、p条件下,1mol N2O4(g) 发生分解:N2O4 (g) 2NO2 (g) ,达平衡时有 0.5mol N2O4 分解生成 NO2(g),则下列正确的是: A.该温度下反应的 K=1.33 C.当反应的总压力增加 10 倍 K=13.3
3. (13 分) 二组分气液平衡相图由(a)图可以绘制出(b)图和(c)图,如图所示: (1) 完成下表; (2) 说明该体系对拉乌尔定律产生的偏 差性质; (3) 某压力下, 现有 2 mol 组成为 xB=0.5 的该系统混合物,当精馏进入气液两相 区域,平衡时液相组成和气相组成分别 为 0.40 和 0.55,计算此时液相和气相的 物质的量; (4) 若对(3)中的混合物进行精馏分离,说明塔顶和塔底分别得到的物质。
7.对下列化学势表示式或说明不正确 的是 ...
pB A. B =B (pg,T ) RT ln p 表示理想气体混合物某一组分 B 的化学势
B. A = A (l,T ) RT ln aA

物理化学试题A(1)

物理化学试题A(1)

2
第 2 页(共 3 页)
5. 电池 Pb PbSO4 (s) Na2SO4 10H2O饱和溶液 Hg2SO4 (s) Hg 在25℃时电动势为0.9647V, 电动势的温度系数为1.74×10-4V/K. (1)写出电池反应;(2)计算25℃时该反应的 rGm 、r Sm 、 r Hm ,以及电池恒温可逆放电时该反应过程的 Qr,m 。(9分)
(C) CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g) (D) C2H5OH(l) + CH3COOH(l) = CH3COOC2H5(l) + H2O(l)
7、25℃下反应
CO(g)+2H2(g) = CH3OH(g)

r
H
m
=
-
90.6kJ·mol-1,为提高反应的平衡产率,应
注意保持试卷完整,试卷拆开无效
----------------------------------------------------------------------------------------------密封线----------------------------------------------------------------------------------------------
(B)在0K时,任何纯物完美质晶体的熵等于零;
(C)在0℃时,任何纯物质晶体的熵等于零;
(D)在0℃时,任何纯物质完美晶体的熵等于零
4、根据热力学第二定律可知,任意循环过程中的 ( )
(A)功与热可以完全互相转换;
(B)功与热不能完全相互转换;
(C)功可以完全转变为热,热不能完全转变为功;
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

《材料物理化学》试卷适用专业:2013级材料科学与工程学术学位硕士研究生、材料工程专业学位硕士研究生及相关专业硕士研究生学院:材料学院专业:材料工程姓名:孙乐栋学号:20131800123一、名词解释(共5题,每题4分,共20分)1.晶体: 晶体是质点(原子、离子或分子)在空间呈周期性重复排列的固体。

2.位错:在材料科学中,指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。

3.纯物质的标准生成热(焓):由标准状态(压力为100kPa ,温度TK)下最稳定单质生成标准状态下单位物质的量的化合物的热效应或焓变(△H)称为该化合物的标准生成热(或焓),以符号△fH 表示。

4.热力学状态函数:当体系具有了一个特定的状态后,体系的一系列性质,如质量、温度、压力、体积、组成以及集聚状态等也就确定(或曰达到平衡),这些与体系状态可以单值对应的热力学性质又称作状态函数。

5.反应级数:指化学动力学基本参数。

化学反应的速率方程中各物浓度的指数称为各物的分级数,所有指数的总和称为反应总级数,用n 表示。

二、 简答(共4题,每题5分,共20分) 1.常见的点缺陷有哪几种?如何表示?2.热力学平衡判据有哪几个?各自的适用条件?熵判据 1=S +S 0}2S ∆∆∆≥总体系环境自发过程平衡过程适用于孤立系统。

自由能判据 'dF -W }δ≤不可逆可逆适用于封闭的等温等容系统。

自由焓判据 'dG -W }δ≤不可逆可逆适用于封闭的等温等压系统。

3.什么是反应速率常数?受哪些因素影响?化学反应速率除了与浓度有关外,不同化学反应之间的主要差异就是由反应速率常数k 来表示,k=Aexp(-E/RT) ,它反映了反应物的本质属性,它受温度、活化能和(反应碰撞几率)的影响。

温度越高、活化能越低和(碰撞几率)越大反应速率常数越高。

4.固相反应有哪些常见的速度控制机理?写出界面反应控速机理下的典型动力学方程。

1.扩散控速2.相界面反应控速3.晶核形成与生长控速扩散空速的典型动力学方程:一维平板模型1.. 22p Dx t k t ρ==(抛物线形速率方程)此模。

型假设反应生成物界面两侧的反应物A 和B 的浓度没有发生变化,即A 的浓度从A 界面到B 界面变化为100%到0,并且生成物层的A 浓度梯度是均匀的。

A 的扩散量与时间无关置于x 有关。

三维球体模型 1.。

1/3232[1(1)]pj k F G t k t R =--==(杨德方程)此模型只考虑了大部分固相反应为粉末反应故为球体模型,但是没有考虑当反应进行比较大时,原反应物B 的球体半径很小,不得不考虑表面曲率而不是平面了。

同时该模型也没有考虑反应生成物的密度变化而引起的体积变化。

2.。

23421(1)3G F G G k t=---= (金斯特林格方程)该方程考虑了杨德方程没有考虑的球面曲率问题。

3。

22335[1(1)](1)(1)(1)C F Z G Z G Z Z k t =+-+--=+-(卡特方程)该方程又在金斯特林格方程基础上考虑了反应产物层的密度变化造成的体积变化。

三、计算解答(共5题,每题8分,共40分)1. Li 2O 的晶胞结构为:O -2做面心立方密堆,Li +占据所有四面体间隙,求:(a )晶胞参数;(b )Li 2O 的密度。

(Li +的半径为0.074nm ,O -2的半径为0.14nm ) 解:(a )在面心立方晶胞中四面体间隙中 在间隙原子没有大于最大间隙半径时有间隙最大原子半径与节点原子半径及晶胞常数之间的关系满足+r r 间隙节点其中a 应为求的最大r 节点=0.14nm r 节点=,r 间隙=0.225r 节点=0.0315nm ,但是由于r 0.074nm +=Li 比r 间隙大,这由于该原子的加入间隙比引起晶格畸变,此时的晶格常数与这两个原子半径之间的关系是2O r -+Li r +=4求的a=0.4942nm (b )在一个面心立方晶胞内节点个数为4个 四面体间隙为8个对于1mol 晶胞则有4mol 节点原子和8mol 四面体间隙原子体积为3537.266*10a a N m -=质量为119.528g 则密度为331.645*10/Kg m(c )此时相当于在1mol 晶胞中溶入了31.2*10mol -SrO 则质量增加到119.652g 而体积近似不发生变化,从而密度变为331.647*10/Kg m 。

2.假设金属凝固的相变焓ΔH 和熵变ΔS 与温度无关,试证明金属在熔点以上不可能发生凝固。

3.将氧化铝和石英粉以3﹕2的摩尔比混合组成原始物料,用以合成莫来石3Al 2O 3.2SiO 2,若反应以纯固相反应形式进行,应将系统加热至多高温度为宜?(有关数据见下表)解:该反应的化学反应式为:232232323.2Al O SiO Al O SiO +=298(6775.0)2*(910.86)3*(1673.6)67.52/R H KJ mol θ∆=-----=800421.372*61.253*86.4839.43/(.)K J mol K φ∆=--= 1000489.192*70.673*102.7239.69/(.)K J mol K φ∆=--= 1200551.662*79.333*117.7039.9/(.)K J mol K φ∆=--= 1400610.362*87.203*133.0136.93/(.)K J mol K φ∆=--= 1600669.192*94.393*147.6137.58/(.)K J mol K φ∆=--= 设回归方程为,R T G θ∆=a+bT+ε求的a=62.846 b=-0.03460当,R T G θ∆=0时T=1816K所以最是温度应大于1816K 就可以了。

4.已知液态Pb 在1atm 下的热熔为Cp(l)=32.43-3.10×10-3T (J/mol.K ),固态Pb 的热容为Cp(s)=23.56+9.75×10-3T (J/mol.K ),液态在熔点(600K )凝固为固体时放热为4811.60J/mol ,求铅在590K 凝固时的吉布斯自由能变化值ΔG l →S 。

若采用近似求法(即认为590K 时凝固放热与600K 近似相等),误差为多大?5.反应N 2O 52NO 2+21O 2速率常数随温度变化的实验数据如下,求该反应的活化能。

四、计算(共2题,每题10分,共20分)1.在霍尔-埃鲁法电解生产金属铝的熔盐体系中(冰晶石-氧化铝体系),电解温度1223K 时,Al 2O 3的理论分解电压1.19V 。

计算(1)说明当尾气中atm 8.0P 2CO =、atm 2.0P CO =或者atm 7.0P 2CO =、atm 3.0P CO =的条件下,铝电解的同时由B 2O 3电解生成B 的可能性;(2)电解产生的B 在铝中以AlB 2的形式存在,计算当[B]的含量达到何值时,可以生成AlB 2。

已知:)()(2)()()(3222g g s s s CO CO B C O B ++=+ /mol 350321.16J G 1223-=∆θ][)(B B s = 10.2TJ/mol --35400G sol =∆θ 2AlB 的标准生成自由焓θ∆G f 与温度T 的关系为: T/K298 400600800 1000 1200 1300 θ∆G f /kJmol -1-77.3-81.58-93.88-110.50-130.73-154.09-166.852.推导片状样品与气体反应过程中,界面反应控速的动力学方程。

并结合内扩散控速的动力学方程,分析铜合金耐氧化腐蚀实验的动力学过程(整个过程分为几个阶段分析,确定各阶段的控速环节,求出速率常数)。

(氧化增重数据见附页)解:因所研究的式样为片状,则可以近似认为是式样的扩散面和反应面为片面,即扩散方向和反应方向为垂直于片面的方向,可认为是一维平板模型在片面的两面进行,这样起扩散控速动力学方程可以写为:2dm dcD S dt dx=-其中dm 为氧气的扩散量,视氧气在生成物片层中的浓度梯度均匀,则dcdx 为2O c x空气其中2O c 空气视为100%又有dm=2O 2Sdx ρ这样得出22x 2P ODt k t ρ==因为单位面积增重*m x ρ∆=∆得到222()()2ODm t k t αρρ∆∆==。

(1)速率常数为k α。

2.对于界面反应空速对于相界面反应控速一般方程式为(1)n n dGk F G dt=-在片状式样氧化的情况下应该是一级反应,并且F 为常数。

那就应该是1(1)dGk F G dt=-并且边界条件为t=0 G=0这样可以推出ln(1)G kFt -=- 。

(1)又因为0mG Fd ρ∆=∆其中0d 为片层厚度的一半。

对于(1)式当G 趋向为0时,可简化为G kFt -=-则mkFt Fd ρ∆=∆,即20m k F d t ρ∆=∆其中ρ∆为氧化物的密度与原铜或铜合金密度的差值。

是反应速率常数为20R k k F d ρ=∆。

将下列数据中增量的平方对时间作图:d t m ^2t增量对时间作图:d t mt由以上两图可以比较出图一中开始是一小部分曲线之后为直线图二开始一小部分直线之后是抛物线,那么开始小部分应该是一部分抛物线,这样可以说明在刚开始大概30分钟左右之前是界面反应空速,50分钟之后为扩散空速。

再两种曲线之间的转变是连续的,这样可以认为中间必有界面反应空速和扩散空速的混合空速。

也就是说整个过程可以分为开始的界面反应空速(比较短时间30min 左右)、界面反应和扩散空速的混合空速(控速时间非常短不到20min )和扩散空速(很长时间)。

分别求取上图中的直线部分的斜率123123,,,,,R R R k k k k k k ααα 分别代表Cu,Cu-0.1%Al,Cu-0.03%Y的扩散过程控速环节和界面反应空速环节的速率常数为:0.731034,0.395264,0.261645,0.113571,0.085571,0.063286。

从这六数据中不难看出Cu,Cu-0.1%Al,Cu-0.03%Y这三种材料的氧化速率不论是在扩散控速还是界面反应控速都是依次减小,这说明后两种合金材料都抑制了Cu 的氧化腐蚀,并且Cu-0.03%Y 比Cu-0.1%Al抑制氧化能力要强。

2。

相关文档
最新文档