上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 25 （c） 比较NiO和渗W的NiO(即NiO-WO3)的抗氧化性哪个好？答案 15. 已知Al在Al2O3中扩散常数D0=2.8×10(m/s)，激活能477（KJ/mol），而O（氧）在Al2O3中的D0=0.19(m/s),Q=636(KJ/mol)。
(a) 分别计算两者在2000K温度下的扩散系数D； (b) 说明它们扩散系数不同的原因。答案
16. 在NaCl晶体中掺有少量的Cd，测出Na在NaCl的扩散系数与1/T的关系，如图所示。图中的两段折现表示什么，并说明DNaCl与1/T不成线性关系的原因。答案
2+
2
-3
2
17. 假定聚乙烯的聚合度为2000，键角为109.5°(如图所示)，求伸直链的长度为Lmax与自由旋转链的均方根末端距之比值，并解释某些高分子材料在外力作用下可产生很大变形的原因。（链节长度l=0.514nm,
R2=nl2）答案略
18. 试分析高分子的分子链柔顺性和分子量对粘流温度的影响。答案
上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 26 19. 已知聚乙烯的玻璃化转变温度Tg=-68℃，聚甲醛的Tg=-83℃,聚二甲基硅氧烷的Tg=-128℃,试分析高分子链的柔顺性与它们的Tg的一般规律。答案略
20. 50%结晶高分子的模量与随温度的变化，如图所示。
（a） 在图中粗略画出，不同模量范围内的玻璃态，皮革态，橡胶态和粘流态的位置，并说明原因。 （b） 在该图上，粗略画出完全非晶态和完全晶态的模量曲线，并说明原因。答案 1． 22个
2. 2.45×10at/（ms） 3． 1.2?10J/mol
519
2
4. (a) t?1.0×10(s)
4
(b)4.0*10s （c）1.45（倍） 5. 0.032 6. 327(s)
7. DCr=2.23×10(cm/s)
DFe=0.56×10(cm/s) 8. 9.5*10
9. （a）Q=175.9KJ/mol，D0=2.62*10 （b）D500 =3.31*1010. (a)6139m
(b) 1.3mm
(c) S=7.65*10m,1.39*10m
11. 多晶体银激活能122.4kJ,单晶体银的扩散激活能194.5KJ。
单晶体的扩散是体扩散，而多晶体存在晶界，晶界的“短路”扩散作用，使扩散速率增大，从而扩散激活能较小。
12. 答案略。 13．答案略。
-15
-12
-16 2
-4
28
-9
2
-9
2
4
m/s
14. (a) 产生阳离子（Ni）的空位。（电中性原理）
上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 27 （b）每个W引入产生了2个N空位。
（c）W的引入，增加了空位浓度，使空气中的氧和氧化物中Ni离子在表面更容易相对迁入和迁出，因此增加氧化速度，抗氧化能力降低。 15. 4.7*10(m/s)
16.（a）两段折线表示有两种不同的扩散机制控制NaCl中Na的扩散。
(b) Cd取代Na将产生Na的空位，但在高温下（约550℃）所产生的热力学平衡Na空位浓度远大于与Cd所产生的空位，所以本征扩散占优，而在较低温度，热力学平衡Na空随温度降低而显著减小，由Cd所产生的空位起着重要作用，有效降低了扩散的空位形成能，从而加速了扩散速率，使DNa与1/T的关系偏离线性关系。 17. 答案略。
+
2+
2+
+
+
+
2+
-18
2
2+
6+2+
18. 由链段与能垒差（位垒）的关系：
Lp?lexp(??)kT可知
分子链柔顺性越好，链内旋转的位垒（ Δε）越低，流动单元链段越短，按照高分子流动的分段移动机理，柔性分子链流动所需要的自由体积空间越小，因而在比较低的温度下就可能发生粘性流动。
当分子量愈小时，分子链之间的内摩擦阻力愈小，所以分子链相对运动越容易，因而粘流温度降低。 19. 答案略。
20. (1)不同模量对应高分子不同的状态，如图所示：在低温端，50%的非晶区，链段不能开动，表现为刚性，模量高；随着温度的提高，链段可运动，随之模量下降，高分子显示出晶区的强硬和非晶区的部分柔顺的综合效应，即又硬又韧的皮革态；当非晶区随温度进一步提高而链段可动性更大，柔顺性更好，显示高弹性。此时高分子的模量主要来自于晶区，这时模量随温度升高而下降并在熔点以下很大范围内保持着晶区的模量，这时为橡胶态。 （2）完全非晶态和完全晶态高分子的模量——温度曲线，如图所示。
（a） 100%非晶高分子随温度升高，经历玻璃态，模量约10-10Pa，高弹态，模量约10-10Pa，和粘
流态时，模量几乎为零。
10
11
5
7
（b） 100%晶态高分子，随温度的升高，晶体结构不变，始终保持其高的模量，当温度达到熔点（Tm），
晶态被破坏，为无规结构的粘流态，高分子模量急剧下降为零。
上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 28
第5章 材料的形变和再结晶
1. 有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111） 答案:
和（111）
滑移系上的分切应力。
矢量数性积a×b=?a?×?b?
滑移系：
T = a×b ?a?×?b?
（负号不影响切应力大小，故取正号）
滑移系：
2. Zn单晶在拉伸之前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45°，拉伸后滑移方向与拉伸轴的夹角为30°，求拉伸后的延伸率。