材料科學基礎試題

1、m <1- 1 二兀勻品相圖例42i e4- 1為一勺晶相圖，試根挺相岀確定:（）3匕=0. 40的侖金開始凝固出來的直相成 分為多少？c2）若開始錠適出未的固體成分為w = o. 60, 合金的成分為多少？（3>成分為= 0. 70的合金風后薩固時的液 體必分為多少？（4）若合金成分為w,0. 50,能固到某溫度時 液用成分wm- 6 40匱相戌分為as = 0. 80.此時 液相和氐相務相對&各為多少？解 （1在合金成分線射液相線相交點作水平線此水平線與直和統(tǒng)的交點處合金始成分即為剛 開怕礙同出來的匱體成分w» = 0. 85。（2丿作33-0. 60處的垂直

2、線與<xg相線交點的水平線此水平線與1裁相線的交點處的 血分即為合金戒分叫心0. 1so（3）原理同上液體成分020.<4>利用杠桿定律液相的相對量為wt80 5c8040辰拍的相對童為x 100% = 75%例4-2 6 已知a（熔點6000 與d熔點500 c ）住滾念龍限耳洛，固態(tài)時a在r中的最 大因溶度（質盤分效為wa = 0. 30宇溫時為s* = 0.在向態(tài)和衣也時均不誨于在300x?時含wn = 0. 40的簸態(tài)合金發(fā)生共品反應。試繪出a - b合金相圖；并分析 s = 0. 20. te-x = 0.45>wa 0. 80的合合也事湖下悄織組琨物和相組成

3、初的相對戢。圖4-6 a -b 21元相闍解 按巳知條件a-13合金:祁圖兀圖4-6所示(各相區(qū)均用111織組成物杯注兒 合金(a-0.80b),室溫卞由b與a埼相組成其陽對呈為叫=尋 x 100% = 89%加a 4】- 3 1】%室溫下的紐織為卩+ a耳繪織紐成物的相對毎與相細成物相河即= 89% »加人.=11%丨合金(a -0. 5513)；空沮下田a與r網相紐成其相對豆為'ayx 100% = 44%f 144% = 56%室溫下的組織為 +(a +"+ a. 在共命反應剛完觀時.叫=躋繪齡100一50%九4亠幻“=】陽二50%冷至*溢時將出弘口共昴卩中析

4、岀a侃由于共品0中析出的a .勺共晶a連伎在- n 合金(a - 0, 20b):室溫下相紐成為a與乩其相對量為叫=20 * 100% = 78%0. 90耐p = 1 a% = 22%室溫時的組織為a音+ (a + »如，組織組成物的相對量為仇 40 0. 200. 40x 100% = 50%拠 s+p% = 1 = 50%發(fā)生包晶反應：lb±<,d三為為恒溫反應 結晶込程,l/l土 /lt©土 bda. n 土b勻晶反莊+包晶反應+脫涿轉交童漂組織：a n+ p升總” 線t“以下碰到dp發(fā)生包聶反應：lg丈必d 6 ?為恒溫鳳應 結晶過程:sw 1/丈

5、w vz" -a/v丈 v/.f必丈©、丈©11十p u勻晶反應+ &骷及應+脫淙 轉爰童蠱組織；a + b 土煬u +b ub)abwr( % )b)碰到pb發(fā)生包鬲反應：煬觀=出為怛鉛&過程:l± 0 - p zrjet n 十 p 勻&反應+包晶反應+令5及應+脫扇樣支圭沒俎欽：a n+ 0室溫組織組成物計算:! a 十(a - 0)-0!】相的相對湮計算d 6= xlooh氐eb護100% =護100%=16eu' = xl 00% =1 -株 “ eb4a b c=fjxl00%叫=x xloo%pn gd be

6、% =x-x1oo%gd be寶虜組織組成粉計算:相的相對螢計算u* =一 xloo%° bee4tt* =x100% =1w| a j -第六章例321試述結晶機變的熱力學條件、動力學條件、能雖及緒構條件。解 分析結晶相變時系統(tǒng)白由能的變化可知，結晶的熱力學條件為ag<0；由單位體積 l at自由能的變化mu二可知,只有>0,才有agb<0o即只有過憐才能使ag<09動力學條件為祓/同界面前沿裁體的溫熔點），即存在動怎過冷。由臨界晶核形成功a = *s町知，當形成一個臨界晶核時，還有1/3的表面能必須由液 體中的能最啟伏來提供。液體中存在的結構起伏，是結晶時

7、產生晶核的基礎。因此，結構起伏是結晶過程必須具備 的緒構條件。3. 3 1 比較說明it冷度.臨眾過冷庚、幼慫it冷度等炭念的區(qū)別.3,3. 1 夾際結曲溫皮與理論結陥淚度厶冋的溫度差，禰為過冷度:t 一7 7幾它是 和交熱力學條住所戛求的，只育/raopr,才能邀戍固場的它由能低于液相自止也的條件， 液、固相佰;的自世能差傻臺結晶為奧動力.過冷液體中蝕券形成等于臨奧晶核半徑的島舷時的過冷支，稱為臨界過冷度（口兒翹 然9當實際it冷廈&rv 丁時過冷液體中玻犬労竄胚尺寸也小于臨界屣孩半徑，敵難于咸 核只有當ataw 時才能均為形核。折以，臨揮迂冷度畏形核時竊妥求的。岳核民大時，雯求液/

8、更界而前沿液體中有一定的過冷才能満足（dn/d/xdm/dm. 衣卿過冷殊為動感云冷序（0t =7 7：）七昱乙體k夫的必卑冬作.純金鳳生長殄戀是指盼體冬大對顯面為形貌。界頁形貌取決于界朿前沿液體中 的溫度分布.(1)干面狀界面。當菠體具家正溫搜梯度時，晶體以平揮面方式推移衣穴。此時，界面上任 何傅羨的、小的凸起伸入液體對，都會使其過冷度械小，長大速率*低或停止米大，頁枝周圈幫 分趕上，因無能保持平界走的推務。長大中晶體沿平行溫度攜度的方向生長，或沿散弟的反方 向生長而其魁方向優(yōu)生硃則受到抑制.<2)樹枝狀界雨。當液體具宿負猥度梯皮時在界面上若形成偶嬌的凸起伸入曲沿液體 時，由于前方菠體

9、育更大的過冷度，有利于陽體長大和疑飢潛熱的散失從而形成枝晶的一攻 軸。一個枝鳥的形成，其港熱使鄰近液體溫度升高過冷度降低，目此，類似的枝必只在相鄰一 定間距的界頁上形成，相互平行分市。在一次枝晶處的溫度比枝晶何溫度聶奇如圖3-6(a)中 所示的處斷而上ta>tb,這種奐沒度樣度便一次軸上又長b二次抽分枝如圖3-6(b)所親。 同祥,還會產生多次分枝。枝晶生長的段后階段，由于麥固渙熱放出，使枝鬲周囤的液體滾度升 廉至塔點以上，液體中出現正滋懐樓度，此時晶體長大儂靠平界面方式推進，直至枝尿間隙全 部獲填滿為止.辭紅機創(chuàng)是胡體微觀長大方式，站液/ju科構狀。50%財子妙空軌世密站可接黠北竝 越

10、子可以車代入魏，弾體槌第，騒減法黠向垂直鶴，呈騎狀丸具有光赭耐晶體狀不靜桶子曲解,而是以加形貓方鵡左胖和平 砌百上械-協子農躺二赭時耕麗楓臺粘車協科以齡險上戦播 二維晶魏蛀大，當該層壯后也在制界面上形成齡二驟機戦處,城員復進 %若斛的光赭而讎柚型蟻狎頭,則站砒為黠兀忍成永不紐朋 肌霽附著貓階上炸林丸以銅為例,進一步計算形核時臨界晶核中的原子數。純銅的凝固溫度tm = 1356k ,= 236k »熔化熱1628x10后,比表面能 <j=177xw3j/m2l 得1.249x10%2譏=2 x 177 x 10弓 x 356lm丁 -1628 x 106 x 236銅的點陣常數a0 = 3.615 x