题目
7.5 已知氢和镍在面心立方铁中的扩散数据为 _(H)=0.0063etimes p(-dfrac (10300times 4.18)(RT))(cm)^2/s 和-|||-_({N)_(1)}=4.1exp(-dfrac (64000times 4.18)(RT))(cm)^2/s 试计算1000℃的扩散系数,并对其差别进行解释。
题目解答
答案
解析
步骤 1：计算氢在1000℃下的扩散系数
将温度 $T=1000^{\circ}C$ 转换为开尔文温度 $T=1000+273.15=1273.15K$，代入氢的扩散系数公式 ${D}_{H}=0.0063e\times p(-\dfrac {10300\times 4.18}{RT}){cm}^{2}/s$ 中，其中 $R$ 是理想气体常数，$R=8.314J/(mol\cdot K)$。计算得到氢的扩散系数。
步骤 2：计算镍在1000℃下的扩散系数
同样将温度 $T=1000^{\circ}C$ 转换为开尔文温度 $T=1273.15K$，代入镍的扩散系数公式 ${D}_{M}=4.1exp(-\dfrac {64000\times 4.18}{RT}){cm}^{2}/s$ 中，计算得到镍的扩散系数。
步骤 3：解释氢和镍扩散系数的差异
氢和镍在铁中的扩散系数差异主要由它们在铁中的固溶类型和原子大小决定。氢是间隙式固溶，而镍是置换式固溶，氢原子比镍原子小得多，因此氢在铁中的扩散阻力小，更容易通过空隙扩散。
将温度 $T=1000^{\circ}C$ 转换为开尔文温度 $T=1000+273.15=1273.15K$，代入氢的扩散系数公式 ${D}_{H}=0.0063e\times p(-\dfrac {10300\times 4.18}{RT}){cm}^{2}/s$ 中，其中 $R$ 是理想气体常数，$R=8.314J/(mol\cdot K)$。计算得到氢的扩散系数。
步骤 2：计算镍在1000℃下的扩散系数
同样将温度 $T=1000^{\circ}C$ 转换为开尔文温度 $T=1273.15K$，代入镍的扩散系数公式 ${D}_{M}=4.1exp(-\dfrac {64000\times 4.18}{RT}){cm}^{2}/s$ 中，计算得到镍的扩散系数。
步骤 3：解释氢和镍扩散系数的差异
氢和镍在铁中的扩散系数差异主要由它们在铁中的固溶类型和原子大小决定。氢是间隙式固溶，而镍是置换式固溶，氢原子比镍原子小得多，因此氢在铁中的扩散阻力小，更容易通过空隙扩散。