2012华南理工大学材料物理化学 主要内容--复习要点

GT H 298 T T
• 对任一反应有: G H • T • ' R T ( R ' )生成物 - (R ' )反应物 • i i • 可得反应吉布斯函变为:
' R T R 298 R
T
Baidu Nhomakorabea
' R GT =R H -TR T 298
扩散系数： • 扩散系数统一式: D=D0exp(-Q/RT) • 空位机构：Q=ΔHf/2+ΔHM • 间隙机构：Q=ΔHM（迁移） • 本征扩散与非本征扩散 （活化能） • 会用缺陷反应式分析讨论固体中的扩散系 数 • 分析影响扩散的因素：组成、结构、缺陷、 杂质、温度、气氛
• 本章计算： • 利用菲克第一定律，求扩散时间、浓度、 深度间关系 • 利用扩散系数D=D0exp(-Q/RT)求扩散系数、 扩散活化能
热力学应用-Φ 函数法
• 1.定义: • 热力学势函数Φ
'
T
GT HT0
T
一般T0取298K, • 由于热力学基本函数G和H都是状态函数，Φ函 数在相变点具有连续性，所以也是一连续的状态 函数，故而对于每一种物质有形成热力学势：
GT H 298 T T '
• 结合系统相图理解
• 二元系统：F=3-P， （T-C图） • 各种基本类型，几种无变量点
• 三元系统：F=4-P（T-C图）分析三元相图 • 分析基本规则（六步，见相图课件） ――一定结合具体相图理解并运用 • 参考习题7.10
扩散
• 扩散动力学方程： 菲克第一定律：稳定扩散，（一维） 菲克第二定律：不稳定扩散 • 扩散推动力：化学位梯度
• 对有液相or气相参与的反应： • n n C D G T,p =G T,p +RT ln n n A B
C D A B
• 函数计算反应可依如下具体步骤进行:
• 1.查出与反应有关物质(从元素出发的)标准 生成焓 f H ，不同温度下物质的 ' 。 298 • 2.计算标况下反应和依(5.18)式计算反 应 R 'T 。 ' ( ' ) - ( ' ) R T R R 生成物 反应物
i i
• 3.依式(5.17)计算不同温度下反应 R G 。 T
' R GT =R H -TR T 298
相平衡
• 单元系统（T、P相图）F=3-P , 相图结构
– 具可逆。不可逆多晶转变相图特点 (图) – 在给定温度范围，具有最小蒸汽压的相为最稳 定相，二相处于平衡态，蒸汽压必相等。
相变
成核生长相变 • 相变推动力（过冷度等） • 形核热力学（临界核胚尺寸及临界形核势垒） • 形核速率及生长速率 • 如何通过控制形核长大相变过程制备材料？
烧结
• 烧结的定义，易与之混淆的概念 • 烧结过程的认识
认识颈部对烧结的作用，通过固相烧结机理：重排、 扩散传质、晶粒长大、气孔排除了解烧结过程。了解晶界 在烧结中的作用，气孔如何排除，晶粒异常长大的原因及 防止
• 四种烧结传质方式的特点 • 影响烧结的因素（如何控制烧结过程）
温度、时间、粒度，添加物影响及机理，物料活性、 气氛。以Al2O3烧结为例
学会从原子运动理论分析扩散、相变、固相 反应、烧结的机理 学会通过建立模型进行理论研究的方法
固相反应
• 纯固相反应的特点和过程：以接触为条件，包括界面上化 学反应和扩散迁移过程,并在高温下进行。 • 没有液、气相参与的纯固相反应，只有H<0(放热)反应才 能进行－范特荷甫规则 • 动力学方程：以扩散控制的两个方程为主： 1). 杨德方程：F(G)=[1-(1-G)1/3]2=Kt 2). 金氏方程：F(G)=1-2/3G-(1-G)2/3=Kt 3). 两方程比较：了解运用范围和出现误差原因 几何模型不同，杨德用了平板模型结果，只适用于初相，金 氏可适用于全过程 • 分析影响固相反应各因素：化学组成、反应物活性、温度、 压力、气氛、主要了解颗粒度、活性影响。
复习
布置过的习题 课堂讲过的例题
参考书
• 樊先平等，无机非金属材料科学基础，浙 江大学出版社，２００４ • 宋晓岚等，无机材料科学基础，化学工业 出版社，２００６ • 陆佩文，无机材料科学基础，武汉工业大 学出版社，１９９６
热力学应用
• 热力学的基本定律在无机凝聚态系统中的 应用。 • 包括 1.凝聚态系统物理化学过程的热效 应计算 （热一） • 2.判断凝聚态系统物理化学过程进行的方向 （计算吉布斯函变，热二）