材料热力学知识点

第一章单组元材料热力学名词解释：可逆过程Gibbs自由能最小判据空位激活能自发磁化：熵：热力学第确定律热力学其次定律Richard定律填空题则是具有最大熵的状态。按Boltzmann方程，熵S与微观状态数W的关系式为S=klnW1K反响α-Fe的定压热容包括：振动热容、电子热容和磁性热容。FeA3的加热相变会导致体积缩小Gibbs-Helmholtz方程表达式是铁磁性物质的原子磁矩因交换作用而排列成平行状态以降低能量的行为被称为自发磁化论述题依据材料热力学原理解释为什么大多数纯金属加热产生固态相变时会产生体积膨胀的效应？试依据单元材料的两相平衡原理推导克拉伯龙〔Clapeyron〕方程。试用G-T图的图解法说明纯铁中的A3点相变是特别相变。试画出磁有序度、磁性转变热容及磁性转变〔指铁磁-顺磁转变〕自由能与温度的关系曲线。计算题纯钛α/β882OC4142J•mol-1，试求将β-Ti800OC时，β→α的相变驱动力58.2KJ•mol-1，试求在700OC下，该金属的空位浓度。纯Bi0.1MPa544K。增加压力时，其熔点以3.55/10000K•MPa-1的速率52.7J•g-1〔Bi的原子量为209g•mol-1.其次章二组元相名词解释：溶体：以原子或分子作为根本单元的粒子混合系统所形成的构造一样，性质均匀的相抱负溶体：在宏观上，假设组元原子〔分子〕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：由构造不同的相或构造一样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构造的相溶解度：溶体相在与其次相平衡时的溶体成分〔浓度也成为固溶度。溶解度间隙：溶体的自由能-成分曲线上消灭拐点时，溶体的构造稳定性会发生变化，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，也称为消灭溶解度间隙。有序化：假设原子的相互作用能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。在温度确定时，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，a X f f为常数B B B BRaoult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填空题在恒压下，对二元溶体而言，摩尔自由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假设有NA个A原子和NBB1mol的抱负溶体。设Na为阿伏加德罗常数。则aN !aN !N !抱负溶体的微观状态数W=A B混合物摩尔自由能的计算ABSpinodal曲线和溶解度间隙曲线的顶点温度为Ts，IAB2R相互作用能为I ，则顶点温度Ts和相互作用能I 的关系式AB2RAB AB S偏摩尔Gibbs 自由能就是化学势，二元溶体中i 组元化学势的通式为：G Gi

(1X〕 mi XiaiXifi,活度系数产生的缘由是相互作用能论述题GM试证明混合物自由能听从混合律Mixturela即混合物的摩尔自由能m 与两相的摩G尔自由能 m和

Gm之间的关系式为XXM XMXXXBBXXXBBXXBBm m mB B B BXM X X式中， m 、 m和 m分别为混合物、α相和β相的成分试利用在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集中。计算题试用正规溶体模型计算一个IAB=16.7KJ•mol-1成分为XB=0.4Spinodal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？某A-B二元正规溶体的IαAB=20KJ•mol-1800KSpinodal分解的成分范围第三章二组元材料热力学名词解释：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安排比：溶质元素的重要性质，用以推断溶质元素对平衡两相稳定性的影响。定义为：XXBKXB

X XB ，其中 B和 B分别为溶质原子在α和β两相中的平衡成分。B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。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B

B

0GB

IAB ，

GB β相稳定化参数填空题：两相平衡的根本判据即平衡态判据是体系的Gibbs自由能为微小值，即dG=0或G=min在此根底上依据化学势的定义，派生出两相平衡时各组元的化学势必需相等两相平衡的化学势相等条件也可以称公切线法则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假设A-BAmBn〔θ〕时，化合物的摩尔自由能与化学势的条G件是

mnA B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由能二元合金相图中，溶质元素会对γ相区产生影响，使得γ相区缩小〔封闭γ区〕的溶质元素称为αformer，使得γ相区扩大〔扩大γ区〕的溶质元素称为γformer论述题Feαformer元素将使γ相区缩小。试证明：无论参与什么元素，要使γ相区完0.6%〔原子分数)Gm-X图说明，为什么bcc构造的金属溶质元素参与铁中后，大多会使Feγ相区缩小〔封闭γ相区〕？计算题

XWK XW

2.04Fe-W合金中，W在γ相及α相中的安排系数 WW

，αWX 0.011 0G的含量为 W ，试求在1100OC下，纯铁的相变自由能 FeK在Fe-Sb合金中，Sb在γ相及α相中的安排系数 Sb

XXSb XSbSb

，试计算在1100OC下两相的平衡成分。在1100OC下，纯铁的相变自由能

0GBFeB

=-116J•mol-1u假设A-B二元系中的固相的相互作用键能具有成分依存性，关系为溶解度间隙的顶点温度。

2aX ，试求名词解释无集中相变：相变过程中不发生溶质元素的长程定向移动，相变产物〔相〕和母相具有一样成分，只是构造发生了变化。T00的成分和温度关系曲线马氏体点：原指Fe基合金冷却时奥氏体转变成马氏体的开头温度，后将全部冷却时发生的无集中切变相变的开头温度称为马氏体点一级相变：压力确定时，在可逆相变温度下，成分不变相变的母相和相化学势相等，而(焓)的突变。二级相变：压力确定时，在可逆相变温度下，成分不变相变的母相和相化学势相等，化压热容、膨胀系数和压缩系数的突变。的性能产生影响，本质上是一种热力学平衡状态。填空题IA-B二元系固溶体，假设

AB>0,而且温度不高，则摩尔自由能曲线所形成拐点。这时整个成分范围可以分成三个区域，分别称为：稳定区、失稳区和亚稳区通过一般的形核长大机制进展。其次相析出是指从过饱和固溶体中析出另一构造的相弯曲外表的外表张力 和附加压力P的关系式为P

2σr，假设弯曲外表的半径为r.r依据Trouton