文档介绍：第 4 章扩散习题
1. 一块厚度为 d 的薄板,在 T1 温度下两侧的浓度分别为 w1,w0(w1>w0),当扩散达到平
稳态后,给出①扩散系数为常数,②扩散系数随浓度增加而增加,③扩散系数随浓度增
加而减小等三种情况下浓度分布示意图。并求出①种情况板中部的浓度。
2. 上题 d=2mm,w1=%,w0=%。在 T1 温度下 w1 和 w0 浓度的扩散系数分别为 Dw1=
-11 2 -1 -11 2 -1
×10 m ⋅s ,Dw0=×10 m ⋅s 。问板的两侧表面的浓度梯度的比值为多大?设 w=
%≡ρ=60kg/m3,问扩散流量为多少?(设扩散系数随浓度线性变化)
3. 根据图 4-5(b)和(c)给出的资料,计算 x(Ni)= 以及 x(Ni)= 两种合金在 900°C 时的互扩
散系数。并和实测数据作比较。
4. 一个封闭钢管,外径为 ,内径为 ,长度为 10cm。管内为渗碳气氛,管外
为脱碳气氛。在 1000℃保温 100h 后(达到平稳态扩散),共有 碳逸出钢管。钢管
的碳浓度分布如下所示:
r/cm w(C)/% r/cm w(C)/%
计算各个浓度下的扩散系数,画出浓度-扩散系数曲线。
5. 一块厚钢板,w(C)=%,在 930℃渗碳,表面碳浓度保持 w(C)=1%,设扩散系数为常
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数,D=[-(kJ/mol)/RT](cm ⋅s )。问距表面 处碳浓度 w(C)升至
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%所需要的时间。若在距表面 处获得同样的浓度(%)所需时间又是多少?导
出在扩散系数为常数时,在同一温度下渗入距离和时间关系的一般表达式。
6. 上题,问要在什么温度下渗碳才能在上题求出距表面 处获得碳浓度 w(C)为 %
所需要的相同时间内使距表面 处获得 %的碳浓度?
7. 在纯铜圆柱体一个顶端电镀一层薄的放射性同位素铜。在高温退火 20h 后,对铜棒逐层
剥层测量放射性强度α(α正比于浓度),数据如下:
距顶端距离 x/cm
α(任意单位) 5012 3981 2512 1413
求铜的自扩散系数。
8. α-Fe 薄板中含有一定量的氢,均匀分布。在 20℃下脱氢。设表面浓度为零,若薄板厚度
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为 10mm,问把全部氢的 90%除掉要多长时间?氢在α-Fe 中的扩散系数:D0= ⋅s ,
-1
Q=⋅mol 。除了用解析解外,设计一