材料精製工学

平成９年９月１６日（松尾）

平成８年１月１９日（八尾←松尾の旧姓）

問１（２０点）　金属合金融体（A-B）とガス成分C_２が反応して

　　　　　　　　 化合物A_２Cが精製する反応式：

　　　　　　　　　　4A(in A-B) + C_２ = 2A_２C　　・・・・・・・（１）

　　　　　　　　 の平衡定数をＫ_１とする。Ａ_２Ｃの標準生成ギブスエネルギーを

　　　　　　　　 ΔＧ^０ｆとするとき、ΔＧ^０ｆと平衡定数Ｋ_１の関係を化学ポテンシャルの

　　　　　　　　 式から導出せよ。ただし、平衡状態の活量には^*をつけて区別せよ。

問２（２５点）　右の系について相律を適用して下記の問いに答えよ。

　　　　（１）温度を決めると、化学ポテンシャルが自動的に決まる種を列挙せよ。

　　　　（２）一定温度においては、Ａｌ−Ｚｎ中のＡｌ濃度とＮａの化学ポテンシャル、

　　　　　　μ_Ｎａの関係が１：１の関係になることを相律を用いて説明せよ。

　　　　（３）問（２）を反応式を用いて説明せよ。

　　　　（４）ＣｌとＯの化学ポテンシャル、μ_Ｃｌとμ_Ｏはどのようにして決まるか説明せよ。

問３（２５点）　ある試料の、時間 ｔ = 0における相関係、酸素濃度、

　　　　酸素の化学ポテンシャルの距離Ｌに対する変化を右図に模式的に示した。

　　　　Ｌ = 0 における酸素の化学ポテンシャルが常にμ₀で変わらないとき、

　　　　t = t₁及びt_２（ただし、t_１<t_２）における相関係、酸素濃度、酸素の化学ポテンシャル

　　　　の距離に対する変化を模式的に示し、説明を加えて、物質移動に関する

　　　　化学ポテンシャルの役割の理解度を示せ。ただし、試料は無限に長く、かつ

　　　　酸素のみが移動すると仮定する。

問４（２０点）　右の図の化学ポテンシャル-組成図について答えよ。

　　　　（１）Ｃｏ-Ｓｉ-Ｏの３元系状態図を分かる限り記述しなさい。ただし、

　　　　　　１相、２相領域は拡大して記述し、３相領域は明示せよ。

　　　　（２）化学ポテンシャル-組成図の中に示したＡ、Ｂ、Ｃの点または線に

　　　　　　 対応する部分を状態図中に記して説明を加えよ。

問５（１０点）　右の３元系状態図について下の問に答えよ。

　　　　（１）３元系状態図を１φ、２φ（φは相数を表す）領域を誇張するとともに、

　　　　　　 tie-lineを入れ、模式的に完成させよ。

　　　　（２）Ｘ_Ａ/Ｘ_Ｂ = 1の線上におけるＣ成分の活量（a_ｃ）とＸ_Ｃの関係を模式的に

　　　　　　 図示して、説明を加えよ。