第6章 单组元相图及纯晶体的凝固 笔记及课后习题详解(已整理 袁(3)

2019-01-12 18:55

△T=20℃时:△T=200℃时:

设过冷度为△T=Tm-△T,根据给定条件,有:

等式两边取对数,得:

故△T≈70℃ ③

r*=lnm时,

6-6 试证明:在同样过冷度下均匀形核时,球形晶核较立方晶核更易形成。 证明:

,得球形核胚的临界形核功

边长为a的立方形晶核的临界形核功

将两式相比较,得:

1可见形成球形晶核的临界形核功仅为形成立方形晶核的2。

6-7 证明:任意形状晶核的临界晶核形核功△G*与临界晶核体积V*的关系:

式中,△Gv——液固相单位体积自由能差。 证明:均匀形核自由能变化:式中A和B为晶核的形状因子。 对(1)求极值,即临界晶核半径:临界晶核体积:

将(2)式代入(1)式,得

,得

(2)

(3)

(1)

即,

对于非均匀形核,可证明上式仍成立。

6-8 Si加热到2000K温度蒸发,然后Si原子在300K的基片上凝聚。试问: ①Si蒸发和凝聚时的蒸汽压分别为多少Pa?

②欲实现Si在上述条件下蒸发和凝聚,真空罩中的真空应在什么范围内,并说明其原因。(已知Si的蒸汽压(p)和温度(t)关系中的系数:

A=13,B=2×104,

式中,P的单位为μmHg,1μmHg=0.133Pa,T的单位为K 答:①由题意知:

将数据代入得:

蒸发的条件为△G<0,即

,即

凝固的条件为△G>0,即

,即

所以真空罩中的压强应该满足:0<p<13Pa

6-9 利用示差扫描量热法研究聚对二甲酸乙二酯在232.4℃的等温结晶过程,由结晶放热峰测得如下数据:

t1试以Avrami作图法求出Avrami指数n、结晶常数K和半结晶期2。

答:设聚对二甲酸乙二酯未结晶体积分数为υu,则由公式υu=exp(-kt)得到如下的关系:

根据题意,将所列的数据按lg(-lnυu)与lgt关系作图(见下图),结果得到如下的直线:

n

由上图可得,该直线斜率为3.01,即n=3.01,直线截距为-4.11248,即lgk=-4.11248,

-5

得结晶常数k=7.7×10。再由公式,可以得到半结晶期。

6-10 试说明结晶温度较低的高分子的熔限较宽,反之较窄。

答:由于高分子在较低的温度下结晶时,分子链的活动能力差,形成的晶体较不完善,而且完善的程度差别也较大,因此缺陷较多的晶体将在较低的温度下熔融,而缺陷较少的晶体将在较高的温度下熔融,导致较宽的熔限。反之,高分子在较高温度下结晶时,分子链活动能力较强,形成的结晶较完善,不同晶体完善程度的差异也较小,因此,熔限较窄。

6-11 测得聚乙烯晶体厚度和熔点的实验数据如下:

试求晶片厚度趋于无限大时的熔点Tm∞。如果聚乙烯结晶的单位体积熔融热为△H=280J/cm3,问其表面能是多少?

答:由公式:

可以得到如下的关系:

上式中,Tm,∞,σe,△H均为常数,因而可知Tm,1与1的倒数呈直线关系,由所列数据得到如下图所示的曲线。

由图可得,直线的斜率为-381.73℃nm,截距为l44.9,即Tm,∞=144.9℃。当△H=280J/cm3时,可以得到表面能

σe=0.37J/m2


第6章 单组元相图及纯晶体的凝固 笔记及课后习题详解(已整理 袁(3).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:一、填空题(本大题共12题,每空2分,共28分;只需填写结果,不

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: