材料科学基础试题 7页.

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1、材料科学基础试题（doc 7页）例4- 2. I 4-1为一匀晶相图，试根据相图确定;（1）= 0. 40的台金开始凝固出来的固相成图4-1 二元匀晶相图固相的相对母为分为多少？（2）若开始凝固出来的固体成分为物= 0, 60, 台金的成分为多少？成分为也日=0* 70的台金最后凝固时的液 体成分为多少？（4）若台金成分为wn-0.50,凝固到某温度时 液相成分 0. 401固相成分为ujb 0. 80.此时 液相初固相的相对量各为多少？解 1）在合金成分线与液相线相交点作水平统，此水平线与同相线的交点处合金的成分即为刚 开始凝固出来的固体成分= 0. 85。（2）作wfl 0. 6。姓的垂直

2、线与u固相线交点的水平线,此水平线与L液相线的交点处的 成分即为合金成分tj/b pk 0, 15*（3）原理同上，液体成分wH r 0. 20.4）利用杠杆定律，液相的相对量为f = efJ _ 4j X 100% = 75%叫=L 7打 = 25%例4.2.6 已知A（蛤点fiOOC）与B（卷点W0C）存液态无限互溶.固态时A在H中的最 人固溶度（质St分数）为的人=0. 30,室温时为= 0. 0；但B在固态和室温时均不溶于在 300C时，含ton = 0. 4CJ的液态合金发生共晶反应，试绘出A-B合金相图；并公析珀a = 0- 20, “a = 0. 45,切a -。- 80的含金在

3、室温下组蛆组成物和相组成物的相时鼠.他/10一31 4-6 AI3 二元相图解 按已知条件，A-E合金和图如图4-6所示各相区均用组坎组成物弥注儿 I 合金(A - 0. 80B)；室温下,由包与A两相组成，其相对最为f 冒 ；二音 X 100% 89%成a = 1 - 3 = 11%室温下的组织为3 + A, ,其生织组成物的相对量与相组成物相同，即2，= 89% 1nt A t = 1 1 佐n 合金(A - 0. 55E)：室温T由八与P西相组成.其相对最为Q Q A Rf = Tq x 10。 - 44%v 1 y用咨=1 44% = 56缶室温下的组织为旧祐+ (A + B)m 4-

4、 A, 在共晶反应刚完成时，0. 55 0. 40责嘎=0.7。一。.由工如 = S。.Aj* !4 f= -mjfU 合金(A -0,20B)：室粗下相组成为A与3,其相时量为JflK0. 90 0, 20飞：g。X 100% = 78%呻=1 A% 22 籍室温时的玺弱为； + (A +尸)，组织现成物的相时量为研aIt%、；。X 1馅 H 50%梆小廿、=1 一 = 50%前料州冷.基弛发圭包晶反食；L怒=6套为恒曜反岌 结晶独、LfL土。.乏 L“.g.乏、8.y 8台晶反庄+包晶及波+重温鲍象;ft n+ P碰到DP发生包晶反应： 成h威d=、Bp为悝温反应 结晶过程：愿士成0 U=

5、*，、* v1.、4*.匀晶及该+包晶反应+脱辱转变耋温狙象： +员鬼1 +P IIb)碰到PB发生包禺反成：L#贱仆=、反茜恒 温反食始禺过容：LzL+j zL+jfe. A=、之 G刍晶反底4包晶反成+ 匀晶反哀+聪戚转麦窒娠坂魏：a E+ (J - - ! 一I例题请指出：1. 火平钱J上的反应2. 各区机扣组成和组如in 成物3合金L和II的冷却过程4一含金村【1在宦温狙成物 的相对童Li I .ir蜜温组织甄成诵计算:痢的拘特量计算-CXT言Mn -：100%eb有书斯贤及破童温狙狭狙成物计舞：ce .100%一 _己一古王一*+011第六章例3.21试述结晶用变的熟力学条件，动力学

6、条件、能量及堵构条件。解 分析结晶相变时系统白由能的变化可知,结曲的热力学条件为4G 队由单位体双 自由能的变化AGu = 一皆可知,只有AT们才有AG(jO用只有过衿,才能使动力学条件为彼/同界面前治蔽体盼温度 匚(焰点),即存在幼嘉过#.由胸界晶核形成,A =如 此知，当形成一个临界晶核时,还有1/3的表面能必项由参 体中的能量岛伏来提供.液体中存在的靖构起优,是结晶时产生晶厩的基BL因此命构起伏是结晶过程必缜具备 的绪构条件3.3,】叱较说明过冷股.临界苣冉度，祐悉式耳.度等说念的区期,3.3. 条降堵牌温度与理论踌脂温度差问肉湍废羌+称为址书度g丁”一7八它处 布哽热力学暴伟所疑求的，

7、只甫凸丁 A。仃，能危成固相的官由能借于津相自位的条件， 魁.回相M的古由结是便是扯曲浒影耘力-过冷波讫中，散按雅成等于陆暴晶桢半任的航旅闵尚蚊冲废，册为临界址用废EdTD,虽 恭，当实际址冷度AT(47山孔， 挫.神甘地翱为勃巷长冉襁CiT, = T, 一,出是晶伐瓦士由足摩金* .3.3.2 纯金属生长形态是指晶体长大时界面的形貌界面形貌取决于界面前沿液体中 的温度分布01)平面状界面,当液体具有正温度梯度时，晶体以平界面方式推移长大。此时，界面上任 何偶然的、小的四起伸入液体时，都会使其过冷度减小，长大速率降低或停止长大，面被周围部 分赶上，因而能保持平界面的推移，长大中晶体沿平行温度梯

8、度的方向生长，或沿散热的反方 向生长，而其他方向的生长则受到抑制。2)树枝状界面。当液体具有负温度梯度时，在界面上若形成偶然的凸起伸入前沿液体 时，由于前方液体有更大的过冷度，有利于晶体长大和凝固潜热的散失，从而形成枝晶的-次 轴。一个枝晶的形成，其潜热使邻近液体温度升高，过冷度降低，因此，类似的枝品只在相邻一 定间距的界面上形成，相互平行分布。在一次枝晶处的温度比枝晶间温度要高.如图3-6(a)中 所示的位断而上这种负温度梯度使一次轴上又长出二次轴分枝，如图3-6(b)所示。 同样，还会产生多次分枝，枝品生长的最后阶段，由于夔固潜热放出，使枝晶周围的液体温度升 高至熔点以上，液体中出现正温度

9、梯度，此时晶体长大依靠平界面方式推进，直至枝晶间隙全 部被填满为止。3.3.4 晶体长大机制是指晶体微观长大方式，它与液/因界面结构有关。具有粗糙界面的物质，因界面上约有50%的原子位置空着，这些空位都可接受原子，故液 体原子可以单个进入空位，与晶体相连接，界面沿其法线方向垂直推移，呈连线式长大。具有光滑界面的晶体长大,不是单个原子的附着，而是以均匀形核的方式，在晶体学小平 面界面二形成一个原子层厚的二维酷核与原界面间形成台阶，单个原子可以在台阶上填充，使 -维晶核侧向长大，当该层填满后，则在新的界面上形成新的二维晶核，继续填满，如此反复进 沉若晶体的光滑界面存在有螺型位错的露头，则该界面成为

10、睇漩面，并形成永不消失的台 阶，原子附着到台阶上使晶体长大”以铜为例,进一步计算形核时临界晶核中的原子数。纯铜的凝固温度丁m = 1356K , AT = 236K，始化热上=1628X仲)福七比表面能=177x103% 得L 249x1002。金=2 x 177 x 1x 1356LnAT 1628 X 10日 X 236桐的点阵常数曲=3.615 X 0T%】，晶胸体积为VL= (a) = 4.724 X lO-m3.而临界晶核的体积为V. = 4Wr* = 8.157X 10则临界晶核中的晶胸数目为vc = R 173qVL因为铜是面心立方结构,每个晶胞中有4个原子，因此，一个临界晶核的原子数目为692个原 子,几百个原子自发地聚合在一起成核的几率很小,故均匀形核的难度较大