为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划固体材料中的扩散第三章固体材料中的扩散Chapter3TheDiffusioninSolidMaterials作业1：原版教材第143页第22题22.Whichtypeofdiffusiondoyouthinkwillbeeasier(havealoweractivationenergy)?a.CinHCPTib.NinBCCTic.TiinBCCTiExplainyourchoice.Solution:Aandbareinterstitialsolidsolutions,butcisasubstitutionalsolidsolution.Sothemechanismofdiffusionofaandbisinterstitialdiffusion,andthemechanismofdiffusionofcisthevacancyexchange.Wehaveknownthattheactivationenergyforvacancy-assisteddiffusionQvarehigherthanthoseforinterstitionaldiffusionQi.Socisthemostdifficultonecomparingaandb,HCPTiisaclose-packedstructure,muchcloserthanBCC,sobistheanswer.ThediffusionofNinBCCTiwillbeeasier(havealoweractivationenergy).作业2：原版教材第143页第19题19.ConsiderthepossibilityofsolidsolutionswithAuactingasthesolvent.a.Whichelements(N,Ag,orCs)ismostlikelytoformaninterstitialsolidsolutionwithAu?b.Whichelements(N,Ag,orCs)ismostlikelytoformasubstitutionalsolidsolutionwithAu?Solution:a.NismostlikelytoformaninterstitialsolidsolutionwithAu;b.AgismostlikelytoforasubstitutionalsolidsolutionwithAu.作业3：原版教材第143页第23题oneinstantintimethereisatomic%CuatthesurfaceofAlandatomic%Cuatadepthofbelowthesurface.ThediffusioncoefficientofCuinAlis4?10?14m2/satthetemperatureofinterest.ThelatticeparameterofFCCAlis?.WhatisthefluxofCuatomsfromthesurfacetotheinterior?Solution:已知：Cu的原子量(Densityofsolid(g/cm3)Al的原子量(Densityofsolid(g/cm3)换Cu%wt?算成重量百量子分量数：Cu%at?Cu原子Cu%at?Cu原?子Al%at?量Al原当Cu故c1?Cu%wt?23213?10?10atoms/cm?c2?1021atoms/cm3故c2?c1?1021atoms/cm3?142J?D?4?10m/s?1010atoms/cm2?s?另一种算法：每个Al晶胞有4个原子，晶胞体积为a3，故Al的原子密度为:44?1022个/cm3?10?8cm已知Cu的原子百分数为%和%，即，故c1?1022个/cm3c2?1022个/cm3c2?c1?1022个/cm3?1442J?D?4?10?10cm/s?1010原子/cm2?s?作业4：原版教材第143页第27题27.ConsiderthediffusionofCintoFe.AtapproximatelywhattemperaturewouldaspecimenofFehavetobecarburizedfor2hourstoproducethesamediffusionresultasat900for15hours?Solution:?x?c?cs?cs?c0?erf?2Dt?ThesamediffusionresultmeansthatothervariablesarethesameandD1t1=D2t2900D9002?DT15D1?15?D2?2T?WeknowthatD?D0exp?QRT?5lnD?lnD0?QRT查表可知：D0900=?103m2/sQ900=84?10J/molD0912=?103?5m2/sQ912=140?10J/molR=/mol-KDT=D900?152lnDT?lnD900?ln15?ln2140?10315?84?103?5?5?1173?T=ThesamediffusionresultmeansthatothervariablesarethesameandD1t1=D2t2即：?Q)RT12?QD0exp()15RT2D0exp(Q?11?15?ln?R?T1T2?2查表可知：Q1=84?10J/mol3R=/mol-K计算可得：T2=作业5：作业6：将含碳%的碳钢零件置于%碳势的渗碳气氛中加热至930，经10小时保温后随炉冷却至室温，试分析在930和室温零件从表层到心部成分和组织的变化规律，并画出示意图。一、名词解释1、扩散2、短路扩散3、上坡扩散4、自扩散二、计算题1、一含碳量为%低碳钢零件，在930下渗碳3h后，距离表面0.05cm处的碳浓度达到%。若在相同渗碳气氛中，在T温度下渗相同时间，能使距表面处的碳浓度为%，求T为多少。2、Cu-Zn合金的构件在900加热10min后表面因Zn蒸发而脱Zn，导致距表面1mm深处的性能有一定程度的变化。问该合金构件在800放置多少时间，在距表面处将发生上述同样程度的性能变化？。3、870渗碳与927渗碳相比较，优点是热处理后产品晶粒细小。计算上述两个温度下碳在-铁中的扩散系数。已知D0=10-5m2s-1，Q=140103Jmol-1，R=/molK。870渗碳需要用多长时间才能获得与927渗碳10h相同的渗层厚度。4、碳质量分数为%的低碳钢工件，置于碳质量分数为%的渗碳气氛中，在920下进行渗碳。若要求在离工件表面处含碳的质量分数为%，问需要多少渗碳时间？并画出：渗碳结束前、渗碳结束后缓慢冷却至室温这两种情况下工件表层至心部平衡组织示意图。已知：碳在-铁中920时的扩散激活能为Jmol-1，D0=/s,erf()=,erf()=,erf()=。5、碳原子在800时扩散进入纯铁材料表面处需要10h，求900时要获得同样的碳深度需要多少时间？(碳在-铁中的扩散激活能为Jmol-1)6、第三章固体材料中的扩散Chapter3TheDiffusioninSolidMaterials作业1：Whichtypeofdiffusiondoyouthinkwillbeeasier(havealoweractivationenergy)?作业2：ConsiderthepossibilityofsolidsolutionswithAuactingasthesolvent.a.Whichelements(N,Ag,orCs)ismostlikelytoformaninterstitialsolidsolutionwithAu?b.Whichelements(N,Ag,orCs)ismostlikelytoformasubstitutionalsolidsolutionwithAu?作业3：Atoneinstantintimethereisatomic%CuatthesurfaceofAlandatomic%Cuatadepthofbelowthesurface.ThediffusioncoefficientofCuinAlis4?10m/satthetemperatureofinterest.ThelatticeparameterofFCCAlis?.WhatisthefluxofCuatomsfromthesurfacetotheinterior?142作业4：ConsiderthediffusionofCintoFe.AtapproximatelywhattemperaturewouldaspecimenofFehavetobecarburizedfor2hourstoproducethesamediffusionresultasat900for15hours?D0900=?103?5m/s2Q900=84?10J/mol作业5：ATirod(HCP)istobeplacedinafurnaceinordertoincreaseitscarboncontent.Iftheinitialcarboncontentoftherodisweight%andthecarboncontentinthefurnaceistheequivalentofweight%,findthetemperaturerequiredtoyieldacarboncontentofweight%atadepthofbelowthesurfaceoftherodin48hours.目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。