材料人網(wǎng)22復(fù)試金屬材料學(xué)北航

1、復(fù)習(xí)題一、鋼鐵材料1 合金元素在鋼中有哪幾種分布狀態(tài)？1)2)3)4)5)溶解于固溶體中；溶于滲碳體中形成合金滲碳體或單獨(dú)與碳、氮等作用形成碳、氮化合物； 形成金屬間化合物；形成氧化物、硫化物等夾雜物；以純金屬相，如 Cu、Pb 等。2 馬氏體轉(zhuǎn)變有何特點(diǎn)？1)2)3)4)無擴(kuò)散Fe 和 C都不進(jìn)行擴(kuò)散，M 是體心正方的 C 過飽和的 F，固溶強(qiáng)化顯著。瞬時(shí)性M 的形成速度很快，溫度則 轉(zhuǎn)變量不徹底M 轉(zhuǎn)變總要?dú)埩羯倭?A，A 中的 C% 則 MS、Mf ，殘余 A 含量M 形成時(shí)體積，造成很大內(nèi)應(yīng)力。3 擴(kuò)大相區(qū)元素的作用是什么？主要有哪幾種？縮小相區(qū)元素的作用是什么？主要有哪幾種？擴(kuò)大相區(qū)

2、元素: 它們使 A4 點(diǎn)上升，A3 點(diǎn)下降，奧氏體相的溫區(qū)擴(kuò)大，促進(jìn)奧氏體形成。具有這一類影響的元素有 Ni、Mn、Co（無限互溶）及 C、N、Cu （有限互溶）等?？s小相區(qū)范圍，促進(jìn)鐵素體成。具有這一類影響的元素: 它們使 A4 點(diǎn)下降；A3 點(diǎn)上升，縮小了 相的元素有 Cr、V （無限互溶）及 Mo、W、Ti、Si、Al、P、B、Nb （有限互溶）等。4 合金鋼中比較重要的金屬間化合物哪幾種？鋼中合金元間和合金元素與鐵之間相互作用，可以形成各種金屬間化合物。合金鋼中比較重要的金屬間化合物有相、AB2 相（相）及 AB3序相）。1) 相：在不銹鋼、鉻鎳及奧氏體不銹鋼、高合金耐熱鋼及耐熱合金中

3、，都會出現(xiàn)相。相具有高硬度，伴隨著相的析出，鋼和合金的塑性和韌性顯著下降，脆性增加。在二元系中，形成相的條件是：1差別不大最大的 W-Co 系相，其半徑差為 12；2）鋼和合金的“平均族數(shù)”（或 s+d 層濃度）在 5.77.6 范圍。形成相與組元之間的尺寸因素和因素都有關(guān)。在 Fe-Cr 合金中相的硬度為 1100kg/mm2。 相屬于正方晶系，晶胞中有 30 個(gè)，其點(diǎn)陣常數(shù) a=bc，點(diǎn)陣常數(shù) a=8.808 埃，c=4.568 埃。2) AB2 相（相）：含鎢、鉬、鈮和鈦的復(fù)雜成分耐熱鋼和耐熱合金中，均AB2 相它是現(xiàn)代耐熱鋼和合金中的一種強(qiáng)化相。其組元 A 的直徑dA 和第二組元B 的

4、直徑dB 之比dA：dB1.2:1。AB2響。在 AB2 相點(diǎn)陣中，因素起主導(dǎo)作用的化合物，但它具有哪一種點(diǎn)陣，則受濃度的影小的 B組成四面體，大的 A位于四面體中心。AB2 相的晶體結(jié)構(gòu)有三種類型：MgCu2 型復(fù)雜立方點(diǎn)陣、 MgZn2 型復(fù)雜六方點(diǎn)陣和 MgNi2 型復(fù)雜六方點(diǎn)陣。3) AB3序相）：鋼和合金中使用著多種有序結(jié)構(gòu)的相，它們各組元之間尚不能形成的化合物，處于固溶體和化合物之間的過渡狀態(tài)其中一部分有序相的有序無序轉(zhuǎn)變溫度較低，超過了就形成無序固溶體，如 Ni3Fe、Ni3Mn 等；另一部分其有序狀態(tài)可保持到熔點(diǎn)，更接近金屬間化合物，如 Ni3Al、Ni3Ti、 Ni3Nb。/

5、 Ni3Al 為L12 型結(jié)構(gòu)，屬面心立方結(jié)構(gòu)，在復(fù)雜成分耐熱鋼和耐熱合金中， / Ni3Al 是重要的強(qiáng)化相。5 鋼的強(qiáng)化有哪幾種？簡述機(jī)理。1)2)3)4)位錯(cuò)強(qiáng)化（硬化）：位錯(cuò)增殖并相互作用阻礙位錯(cuò)強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化：溶質(zhì)晶格畸變與位錯(cuò)相互作用阻礙位錯(cuò)強(qiáng)化。沉淀強(qiáng)化：第二相粒子阻礙位錯(cuò)強(qiáng)化。細(xì)晶粒強(qiáng)化（晶界強(qiáng)化）：晶界阻礙位錯(cuò)強(qiáng)化。6 碳素工程結(jié)碳素工程結(jié)按分為哪五級？規(guī)定，碳素工程結(jié)：按屈服強(qiáng)度分為五級，即 Q195、Q215、Q235、Q255 和 Q275，其中 Q 表示屈服強(qiáng)度，其后的數(shù)字表示屈服強(qiáng)度值，為 MPa。7 什么是鋼的低溫回火脆性？簡述消除措施。淬火鋼回火時(shí)的沖擊韌度不總

6、是隨回火溫度的升高單調(diào)地增大，有些鋼在一定得溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，其沖擊韌度顯著下降。這種脆化現(xiàn)象叫回火脆性。在 250-400內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫低溫回火脆性。在 450-600內(nèi)出現(xiàn)的回火脆性叫高溫回火脆性。引起低溫回火脆性有兩個(gè)方面：一是 -Fe2.4C 轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)薄片狀 Fe3C，在晶界析出，350以上 Fe3C 開始球化，韌性又開始恢復(fù)增長；二是雜質(zhì)元素在晶界的偏聚。兩者疊加起來就會產(chǎn)生低溫回火脆性。防止低溫回火脆性的措施是：1)2)3)避免在 250350 溫度范圍內(nèi)回火；生產(chǎn)高純鋼，降低磷、錫、銻等雜質(zhì)元素含量；加入硅推遲脆化溫度范圍，使鋼的回火溫度可提高到 320 。8 什么是鋼的高

7、溫回火脆性？簡述消除措施。合金調(diào)質(zhì)鋼的一個(gè)特殊問題是高溫回火脆性，高溫回火后的冷卻速度嚴(yán)重影響到鋼的韌脆轉(zhuǎn)化溫度，越慢，室溫沖擊韌性越低，脆性越大。雜質(zhì)元素磷、錫、銻、砷等在晶界偏聚引起晶界脆化，是產(chǎn)生高溫回火脆性的直接因素。、鎳、硅強(qiáng)烈促進(jìn)高溫回火脆性，合金元素 Mo、W、Ti 可減輕回火脆性，碳素結(jié)合金元素對回火脆性不敏感。稀土元素能和雜質(zhì)元素形成若和鉬聯(lián)合使用效果更佳。的化合物，大大降低甚至消除回火脆性，9 高速鋼中有哪些組成相？高速鋼可分為三類：鎢系高速鋼，鉬系高速鋼和鎢鉬系高速鋼。1)在普通型鎢系和鉬系高速鋼中，含有高鎢、鉬和鉻、釩等元素，平衡態(tài)下合金鐵素體和合金碳化物。合金碳化物為

8、 M6C 、M23C6及 MC 三種類型。2)M6C 是以鎢或鉬為主含鐵的碳化物，其成分為為 Fe2W4C Fe4W2C 或 Fe2Mo4CFe4Mo2C ，在 W-Mo 系中為 Fe2(W、Mo)4C Fe4(W、Mo)2C，鎢鉬可以互換，并溶有一定量鉻、釩、鈷等元素。M23C6 是以鉻、鎢、鉬為主，并溶有鐵等元素的(Cr、Fe、Mo、W、V)23C6。3)4)MC 是以釩為主的 VC，也能溶解少量鎢、鉬、鉻等元素。在熱處理過程中，還的 M2C 介穩(wěn)碳化物，即 W2C 或 Mo2C。含鉬、鎢10 簡述高速鋼中各合金元素的作用。鎢和鉬的作用：鎢是高速鋼中獲得熱硬性的主要元素，在鋼中形成 M6C

9、，是共晶碳化物的主要組成，它還以二次碳化物由奧氏體中析出。溶在奧氏體中約 78的 W 淬火后保留在馬氏體中，提高馬氏體抗回火穩(wěn)定性。在 560 回火時(shí)析出 W2C，產(chǎn)生彌散強(qiáng)化。鉬和鎢屬于同族，可互相取代，1Mo 可取代 1.5%W。含鉬共晶碳化物由粗魚骨狀變?yōu)榧?xì)。鉬系高速鋼 Mo8Cr4V 熱硬性遜于鎢系，但鉬系高速鋼的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性遠(yuǎn)高于鎢系。鎢鉬系高速鋼 W6Mo5Cr4V2 具有鎢系和鉬系的優(yōu)點(diǎn)，又克服兩者的缺點(diǎn)，其使用量已超過 W18Cr4V。釩的作用：釩在鋼中主要是以 VC。淬火加熱時(shí)，VC 部分溶于奧氏體中，淬火后使馬氏體抗回火性增高，阻礙馬氏體分解，并析出彌散 VC 產(chǎn)生次

10、生硬化。淬火加熱未溶的 VC 起阻止晶粒長大作用。高速鋼中加釩是使鋼具有良好熱硬性的重要因素，含釩量的提高使熱硬性有明顯提高，如 W18Cr4V鋼中含釩的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從 1.2%提高到 1.9%，其熱硬性由 610提高到 628 。高釩高速鋼將釩含量提高 35，屬于高熱硬性高耐磨高速鋼，如 W12Cr4V4Mo，退火后 MC、M6C、M23C6 碳化物的體積分?jǐn)?shù)分別為 10、12和 10，熱處理后硬度在 HRC6466.鉻的作用：鉻在高速鋼中主要于 M23C6，淬火加熱時(shí)，鉻幾乎全溶于奧氏體，主要起增加鋼的淬透性作用。鉻也增加高速鋼耐蝕性和增大抗氧化能力，減少粘刀現(xiàn)象，刃具切削能力。碳的作用：碳對

11、高速鋼的硬度影響很大，是高速鋼的主要強(qiáng)化元素。隨著碳含量進(jìn)一步增高，淬火后硬度和熱硬性都增高。若碳和碳化物形成元素滿足一下，可獲得最大的次生硬化效應(yīng)：C=0.033W+0.063Mo+0.20V+0.060Cr(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))但碳含量提高也有作用。碳含量增高，鋼中碳化物總量增加，碳化物不均勻性加重；淬火后殘留奧氏體量增多，需要多次回火才能消除。另外對鎢系高速鋼，碳含量增加使鋼的抗彎強(qiáng)度和韌性明顯下降，而鎢鉬系這種變化不大。鈷的作用：鈷淬火后于馬氏體，提高馬氏體抗回火性，加強(qiáng)次生硬化效果，有較熱硬性。鈷與鎢、鉬加熱硬性。微合金的作用：間結(jié)合力強(qiáng)，可減小鎢鉬擴(kuò)散速率，減慢合金碳化物析出和聚集長大，增

12、在高碳超硬高速鋼中可加入 0.050.1%的氮。氮可形成合金碳氮化物，使 M6C 碳化物性增高，減小聚集傾向。氮可細(xì)化奧氏體晶粒，提高晶界開始熔化溫度，因而提高了淬火溫度和合金元素含量，增加淬火回火硬度和熱硬性，同時(shí)也提高了抗彎強(qiáng)度和撓度，了韌性。稀土元素加入高速鋼，可明顯其在 9001150間的熱塑性。當(dāng)鋼中加入稀土元素后，降低了硫在晶界的偏聚。由于有較高的熱塑性，可適應(yīng)刃具的熱扭軋工藝。11 金屬電化學(xué)腐蝕有哪四種類型？金屬通常腐蝕破壞的方式:1 均勻腐蝕晶間腐蝕點(diǎn)腐蝕應(yīng)力腐蝕（穿晶腐蝕）均勻腐蝕晶間腐蝕點(diǎn)腐蝕穿晶腐蝕12 什么是不銹鋼，什么是耐蝕鋼？不銹耐蝕鋼是觀的表面和耐腐蝕性能好，不

13、必經(jīng)過鍍色等表面處理，而發(fā)揮不銹耐蝕鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹耐蝕鋼。不銹鋼：指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速度小于 0.01mm/a，完全耐蝕；腐蝕速度小于0.1mm/a，耐蝕；腐蝕速度大于 0.1mm/a，不耐蝕。耐蝕鋼：指在各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速度小于 0.1mm/a，完全耐蝕；腐蝕速度小于 1.0mm/a，耐蝕；腐蝕速度大于 1.0mm/a，不耐蝕。13 如何提高鋼的耐蝕性？提高鋼的耐蝕性途徑：提高基體的電極電位，來降低原電池電動(dòng)勢；使鋼具有單相組織，減少微電池的數(shù)量；使鋼表面生成的表面保護(hù)膜，如鋼中加硅、鋁、鉻等。14 奧氏體不銹鋼晶間

14、腐蝕產(chǎn)生的是什么？如何消除？（1）奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕主要由鋼中的碳所引起。鋼中碳含量越高，晶間腐蝕越嚴(yán)重QQ在 550-800范圍內(nèi)停留會引起晶間腐蝕，以 650左右最敏感。奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕主要是晶界上析出連續(xù)網(wǎng)狀富鉻的 Cr23C6 碳化物引起晶界周圍基體產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)的寬度約為 10-5cm,鉻含量 w(Cr)低于 12，在許多介質(zhì)中沒有鈍化能力，貧鉻區(qū)成為微陽極而發(fā)生腐蝕。若在此敏化溫度范圍長期加熱，通過鉻的擴(kuò)散消除貧鉻區(qū)，則晶間腐蝕傾向就被消除。相在晶界析出也會造成晶間腐蝕：固溶的 Mo 和 Ti 促進(jìn)相在晶界析出，在晶界產(chǎn)生貧鉻區(qū)。鋼中氮含量：N0.16%，沿晶界析出

15、Cr2N，增加晶間腐蝕傾向。（2）（3）（4）在氧化性介質(zhì)中，奧氏體不銹鋼處理也會發(fā)生晶間腐蝕：在熱的濃硝酸加重鉻酸鹽溶液中，經(jīng) 1050固溶處理后，雜質(zhì)元素 P 和 Si 在晶界偏聚。消除晶間腐蝕的（1） 在敏化溫度范圍長期加熱，通過鉻的擴(kuò)散消除貧鉻區(qū)。（2） 當(dāng) w(C)小于等于 0.03%，就沒有晶間腐蝕發(fā)生。所以，最有效解決奧氏體不銹鋼晶間腐蝕傾向的是生產(chǎn)超低碳不銹鋼，使鋼中 w(C)小于等于 0.03%，如 00Cr18Ni10 鋼。（3）加入強(qiáng)碳化物形成元素 Ti 和 Nb，形成的 TiC 或 NbC。（4）鋼中有 10-50%體積的鐵素體，可奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕傾向。15 應(yīng)力

16、腐蝕的機(jī)理是什么？不銹鋼受張應(yīng)力時(shí)，在某些介質(zhì)中經(jīng)過不長時(shí)間就會發(fā)生破壞。影響應(yīng)力腐蝕的因素是介質(zhì)特點(diǎn)、附加應(yīng)力和鋼的化學(xué)成分。應(yīng)力也是重要的影響因素。只有張應(yīng)力才會應(yīng)力腐蝕。在溫度恒定時(shí)，應(yīng)力越大，則破壞時(shí)間越短。鋼的屈服強(qiáng)度越高，抗應(yīng)力腐蝕破壞的能力越高。鋼的應(yīng)力腐蝕敏感度取決于實(shí)際應(yīng)力和鋼的屈服強(qiáng)度之比，比值越高，應(yīng)力腐蝕敏感度越高。溫度可影響化學(xué)反應(yīng)速度和物質(zhì)輸送速度。在含 Cl-的水溶液中，80以上才會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。溫度越高，應(yīng)力腐蝕破斷時(shí)間越短。不銹鋼的組織和成分對應(yīng)力腐蝕有強(qiáng)烈的影響。鉻含量 1528的鐵素體不銹鋼對 Cl-引起的應(yīng)力腐蝕不敏感，Cr18Ni9 型奧氏體不銹鋼對應(yīng)

17、力腐蝕很敏感。含鐵素體的復(fù)相不銹鋼有低的應(yīng)力腐蝕的奧氏體不銹鋼中，形變引起的馬氏體對應(yīng)力腐蝕有害。 （1 應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和敏感度。在不電化學(xué)腐蝕共同作用的結(jié)果，是滑移溶解機(jī)制。2 張應(yīng)力引起位錯(cuò)沿滑移面移出表面，形成滑移臺階，破壞了表面鈍化膜， 露的臺階若來不及修補(bǔ)成完整的鈍化膜，就會發(fā)生陽極溶解，形成蝕坑，并繼續(xù)發(fā)展，形成腐蝕裂縫，最后導(dǎo)致穿晶斷裂。3 層錯(cuò)能影響位錯(cuò)滑移方式，從而影響應(yīng)力腐蝕敏感度。層錯(cuò)能高的鋼易于交滑移，引起滑移臺階小，鈍化膜不易破壞，應(yīng)力腐蝕敏感度低。4 如 Ni 和 C，增錯(cuò)能。）16 鉻當(dāng)量Cr鎳當(dāng)量Ni圖為表明不銹鋼的實(shí)際成分和所得到組織的，人們制成了鉻當(dāng)量Cr鎳

18、當(dāng)量Ni圖，鋼素體形成元素折鉻的作用，奧氏體形成元素折鎳的作用，這張圖適合于 Cr-Ni 系，其中：鎳當(dāng)量Ni=w(Ni)+w(Co)+0.5w(Mn)+30w(C)+25(N)+0.3(Cu)鉻當(dāng)量Cr=w(Cr)+1.5w(Mo)+2.0w(Si)+1.5w(Ti)+1.75w(Nb)+5.5w(Al)+5w(V)+0.75w(W)可根據(jù)鋼的實(shí)際化學(xué)成分，換算成鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量來估算鋼的組織。要獲得單相奧氏體組織，必須使這兩類元素達(dá)到某種平衡，否則鋼中就會出現(xiàn)一定量的鐵素體，成為復(fù)相組織。二、有色金屬與合金1 簡述形變鋁合金的點(diǎn) 防銹鋁合金 LFAl-Mn 系、Al-Mg 系，并每一種形變鋁

19、合金列舉一種具體的合金系及其性能特具有很高的塑性、較低或中等的強(qiáng)度、優(yōu)良的耐蝕性能和良 硬鋁合金 LYAl-Cu-Mg 系和 Al-Cu-Mn 系兩類Al-Cu-Mg 系硬鋁的性能：焊接性能。焊接性和耐蝕性較差，對于板材可包覆一層高純鋁，通常還要進(jìn)行陽極氧化處理和表面涂裝，為提高其耐蝕性采用自然時(shí)效。部分 Al-Cu-Mg 系硬鋁具有較高的耐熱性，如 LY11 、LY12，可在較高溫度使用。Al-Cu-Mn 系硬鋁：為超耐熱硬鋁合金，具有較性。 超硬鋁合金 LC塑性和工藝性能，在 200以上具有很高的耐熱Al-Zn-Mg-Cu 系合金：強(qiáng)度最高(588686MPa)，常用 LC4、LC9 等；

20、具有良能較差，耐熱性和耐蝕性也不高； 鍛造鋁合金 LD熱塑性，但疲勞性Al-Cu-Mg-Si 系：熱塑性好，可用鍛壓用；Al-Cu-Mg-Fe-Ni 系：來形狀較復(fù)雜的零件；在淬火加人工時(shí)效后使常用代號有 LD7、LD8、LD9 等，此類合金耐熱性較好，主要用于 250溫度下工作的零件，如葉片、超音速飛機(jī)蒙皮等。2 簡述 TC4 合金中合金元素的作用、合金的組織及性能特點(diǎn)Ti6Al4V 合金+ß 型：Al ：Al 是唯一 元素，同時(shí)是最主要的強(qiáng)化元素，固溶強(qiáng)化作用顯著。隨 Al 量的增加，合金的強(qiáng)度提高，而塑性無明顯降低，當(dāng) Al 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過 7%后，由于組織中出現(xiàn)脆性的 Ti3

21、Al 化合物，使塑性顯著降低，故其質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過 7%V：釩與 ß 鈦屬于同晶元素，具有 ß化作用。釩在 ß 鈦固溶， 而在 -Ti 中也有一定的固溶度。釩具有顯著的固溶強(qiáng)化作用，提高合金強(qiáng)度同時(shí)，能保持良熱性。塑性，還能提高鈦合金的+ß 鈦合金特點(diǎn)：1)綜合力學(xué)性能好 2)強(qiáng)度高3)焊接性能好 4)塑性高 5)中等溫度組織不3Mg 合金主要哪些合金系？稀土在合金中的主要作用是什么？Mg-Al/Mg-Zn/Mg-RE 合金系。（鎂合金：純鎂中加入Al、Zn、Mn、Zr 及稀土等元素，制成鎂合金。主要有 Mg-Mn 系、Mg-Al-Zn 系、Mg-Zn-Z

22、r 系 和 Mg-Re-Zr 系等合金系。它們分為變形鎂合金和鑄造鎂合金兩大類。）稀土元素的作用：1) 鑄造性能, 在室溫和高溫下有固溶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化作用,蝕性能;2) 稀土元素可細(xì)化晶粒，提高合金耐熱性，減少熱裂傾向，高溫抗拉和蠕變性能,耐焊接性能。4 按照合金成分，Cu 合金哪三類？ZCuZn38 中的符號與數(shù)字代表什么意思？銅合金分為黃銅、白銅和青銅三大類。黃銅是 CuZn 合金；白銅是 CuNi 合金；早期的青銅是銅與錫的合金?，F(xiàn)代把除鋅和鎳以外的其它元素為主要合金元素的銅合金統(tǒng)稱為青銅。牌號表示：Z（鑄造黃銅）銅元素化學(xué)符號主加元素的化學(xué)符號及平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（W×100）其它

23、元素的化學(xué)符號及平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)（W×100），如 ZCuZn38 表示 WZn38、余量為銅的鑄造普通黃銅。5 鈹青銅的強(qiáng)化方式主要哪兩種？鈹在銅中的溶解度隨溫度降低而急劇減小，該合金是典型的時(shí)效強(qiáng)化型合金，通過熱處理可提高強(qiáng)度、硬度和彈性；鈹青銅是銅合金中性能最一種，固溶強(qiáng)化的銅合金（具有很高的強(qiáng)度、彈性、耐磨性、耐蝕性及耐低溫性，良導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，無磁性、受沖擊時(shí)不產(chǎn)生火花，還具有良冷、熱和鑄造性能；常用代號 QBe2、QBe1.9 等；）6 鈦合金主要分為哪幾類？并簡述主要合金化原理。鈦合金按退火狀態(tài)下的相組成，分為型鈦合金、型鈦合金和+型鈦合金三大類，以 TA、TB和 TC 后加

24、順序號表示其牌號。型鈦合金：主要加入元素是 Al，其次是中性元素 Sn 和 Zr，起固溶強(qiáng)化作用。在退火狀態(tài)下的室溫組織是單相固溶體。型鈦合金的牌號與工業(yè)純鈦相同，均劃入 TA 系列。型鈦合金不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，熱處理對于它們只是為了消除應(yīng)力或消除硬化。+型鈦合金：退火組織為+，以 TC 加順序號表示其合金的牌號。合金同時(shí)含有相元素和相元素。組織以相為主，相的數(shù)量通常不超過 30%。合金可通過淬火及時(shí)效進(jìn)行強(qiáng)化，多在退火狀態(tài)下使用。+型鈦合金的室溫強(qiáng)度和塑性高于型鈦合金，生產(chǎn)工藝比較簡單，通過改變成分和選擇熱處理制度又能在很寬的范圍內(nèi)改變合金的性能，應(yīng)用比較廣泛，尤以 TC4 用途最廣、用量最

25、多。型鈦合金以 TB 加順序號表示其合金的牌號。合金加入了大量的多組元相元素，同時(shí)還加入相元素 Al。應(yīng)用的型鈦合金主要為亞的鈦合金，退火狀態(tài)為+兩相組織，將其加熱到單相區(qū)后淬火，因相來不及析出而得到過飽和的相，稱為亞穩(wěn)相。該類合金塑性好，易于冷該類合金的淬透性高；成形，成形后可通過時(shí)效處理，使強(qiáng)度提高；化學(xué)成分偏析嚴(yán)重，這種類型的合金只有兩個(gè)牌號，實(shí)際獲得應(yīng)用的僅有 TB2 一種。三、高溫合金及金屬間化合物材料1 什么是高溫合金，有何特點(diǎn)。高溫合金：是指以鐵、鎳、鈷為基，能在 600以上溫度，一定應(yīng)力條件下適應(yīng)不同環(huán)境短時(shí)或長時(shí)使用的金屬材料。通常，先進(jìn)的高溫合金的合金化程度很高，采用先進(jìn)的

26、為超合金（Superalloy）1)優(yōu)良的高溫性能工藝，英美稱之600以上的比強(qiáng)度高于 Al 合金、Ti 合金和結(jié)等；從室溫到高溫：良塑性。2)能力強(qiáng)：使用溫度：熔點(diǎn)的 0.5-0.9 范圍內(nèi)長期可靠工作。3) 綜合性能優(yōu)越優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、良4) 可采用多種強(qiáng)韌化途徑塑性；良抗高、低周疲勞；抗冷熱疲勞，抗高溫氧化、腐蝕。合金性能合金化（固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化、晶界強(qiáng)化；工藝強(qiáng)化（P/M，DS，SX）。5)高溫下強(qiáng)度高，變形2 高溫合金中的主要組成哪些？1)2)3)4)5)6)7)8)Ni 基固溶體(FCC)；Ni3Al(FCC)實(shí)際合金中為(Ni,Co,Fe)3(Al,Ti,Nb,Ta)； 碳化

27、物:MC,M6C,M23C6,Cr7C3；硼化物:M3B2；”-Ni3Nb (BCT) 在高 Nb 合金如 718 中； 相 (BCT): (Cr,Mo)x(Ni,Co)y (x,y=17)針狀相, 對中、高溫性能有害 (Nv>2.5,中溫長期時(shí)效)；-A7B6 相 (三角晶系): 高 W,Mo 合金中出現(xiàn)； 不常見的相:Laves 相,R 相, 相。3 高溫合金的主要強(qiáng)化方式有哪幾種，簡述機(jī)理。固溶強(qiáng)化：將一些合金元素加入到鎳、高溫合金中，使之形成合金化的單相奧氏體而得到強(qiáng)化。由于固溶元素可以提高間結(jié)合力，產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，降低堆垛層錯(cuò)能，產(chǎn)生短程有序及其它偏聚，阻止位錯(cuò)，降低固溶體中元素

28、擴(kuò)散系數(shù)，提高再結(jié)晶溫度使合金得到強(qiáng)化。第二相強(qiáng)化：相第二相強(qiáng)化高溫合金主要依賴于第二相強(qiáng)化。沉淀強(qiáng)化機(jī)理）共格應(yīng)變（晶格常數(shù)差別） 彈性模量差別） 相的有序化） 之間產(chǎn)生的附加界面能） 堆垛層錯(cuò)能差） 相的 R 現(xiàn)象晶界強(qiáng)化：低溫下，晶界是位錯(cuò)的阻礙，起強(qiáng)化作用，細(xì)化晶粒是一種重要的強(qiáng)化。當(dāng)溫度升高時(shí)，晶界對位錯(cuò)的阻礙作用易被恢復(fù)，晶界區(qū)的塞積位錯(cuò)容易與晶界的缺陷產(chǎn)生交互作用而消失，并產(chǎn)生晶界滑動(dòng)與遷移。這樣高溫下晶界就成為薄弱環(huán)節(jié)。如右圖所示，隨溫度升高，在一定溫度時(shí)，晶界和晶內(nèi)強(qiáng)度相等，這一溫度就是“等強(qiáng)溫度”，是一個(gè)溫度區(qū)間。(純凈化：n 有些晶界偏聚的元素是低熔點(diǎn)的，并與基體生成低熔

29、點(diǎn)的化合物或共晶體。它們使合金的熱性及高溫力學(xué)性能顯著降低。微合金化：u晶界強(qiáng)化元素 B 、 Zr 、 Mg 、Hf 等提高高溫蠕變：和塑性晶界u大晶粒有較高的持久強(qiáng)度與蠕變強(qiáng)度，較小的蠕變速率，小晶粒材料卻表現(xiàn)出較高的抗拉強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度。消除橫向（與應(yīng)力垂直的方向）晶界能非常有效地提高高溫強(qiáng)度。)T等強(qiáng)T熔形變熱處理強(qiáng)化：通過形變與熱處理的結(jié)合，優(yōu)化合金的組織結(jié)構(gòu)，提高合金的強(qiáng)度。復(fù)相組織強(qiáng)化：復(fù)相組織是指尺度相差不多的兩個(gè)相的混和組織，定向共晶組織和纖維強(qiáng)化高溫合金的組織屬于這一類組織。定向凝固與單晶快速凝固一個(gè)是基體相（軟的固溶體相），另一個(gè)是起增強(qiáng)作用的硬相。4 通過定向凝固得到完整連

30、續(xù)的柱晶組織必須滿足哪兩個(gè)基本條件？請用簡圖描述。氧化物質(zhì)點(diǎn)或其它化合物質(zhì)點(diǎn)彌散質(zhì)點(diǎn)強(qiáng)化鑄造第二相骨架強(qiáng)化碳化物骨架強(qiáng)化（鈷基鑄造合金）第二相強(qiáng)化/(Ni3Al)、 /(NixNb)、碳化物時(shí)效析出沉淀強(qiáng)化通過定向凝固得到完整連續(xù)的柱晶組織,必須滿足以下兩個(gè)基本條件:1)2)固-液界面上的熱流應(yīng)保持單一方向流出,使固-液界面沿一個(gè)方向推進(jìn);結(jié)晶前沿區(qū)域必須維持正向溫度梯度,以阻止其它新晶核的形成。5 什么是金屬間化合物？簡述結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。金屬間化合物是由兩種或兩種以上金屬元素或金屬與類金屬元素按照一定的比組成的化合物。由于其晶體的有序結(jié)構(gòu)以及金屬鍵與共價(jià)鍵共存，因而具有一系列獨(dú)特的優(yōu)異性能，如密度

31、低、比剛度高；熔點(diǎn)高、高溫強(qiáng)度好以及抗氧化性能優(yōu)良等。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1)有序結(jié)構(gòu) 2)共價(jià)鍵與金屬鍵共存3)空位與反位共存 4)間隙與置換共存結(jié)構(gòu)特點(diǎn)導(dǎo)致物理化學(xué)和力學(xué)性能，成形、服役性能及熱防護(hù)等特點(diǎn)與固溶體合金具有明顯不同6 畫出 fcc 衍生結(jié)構(gòu) L10（TiAl）、L12（Ni3Al）和 bcc 衍生結(jié)構(gòu) DO3（Fe3Al）、L21（Ni2TiAl）的結(jié)構(gòu)示意圖。L10TiAlL12Ni3AlDO3L21Fe3AlNi2TiAl7 什么是金屬間化合物的本征脆性和環(huán)境脆性？1)本征脆性：一種固有脆性。金屬間化合物具有特殊的晶體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)和能帶結(jié)構(gòu)，所以具有優(yōu)異性能的同時(shí)，也具有固有脆性的特

32、性。本征脆性一是由于金屬間化合物晶體中的共價(jià)鍵所致，二是由于其晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對稱性低、滑移系少、位錯(cuò)。2)環(huán)境脆性：由環(huán)境介質(zhì)造成的金屬間化合物的脆性。是大氣中的氧在 600-850 易被吸附在試樣表面，在應(yīng)力作用下氧滲入晶界，導(dǎo)致晶界結(jié)合力降低，塑性下降。又如 FeAl 等在蒸氣環(huán)境中進(jìn)行拉伸實(shí)驗(yàn)，塑性趨于零，是水汽與鋁作用而放出溶解氫進(jìn)入合金造成氫脆。8 部分金屬間化合物的脆性問題已基本得到解決，請舉兩個(gè)例子說明。1)我國學(xué)者在 60 年代已證明單晶體 Ni3Al 具有較高的塑性，但多晶體 Ni3Al 呈脆性為了解決多晶體 Ni3Al 的常溫脆性，東北大學(xué)的在 70 年代末通過加 0.02

33、-0.03wt% B，可使室溫拉伸延伸率由 0 提高至 40-50%。解決 Ti3Al 的脆性主要是通過加入 相2)元素 Nb、V、Mo，其中 Nb 的作用最為顯著。通過 Nb 合金化形成 2+ 兩相組織，提高了材料的塑性，此外 Nb 還降低馬氏體轉(zhuǎn)變溫度 Ms，使 2 組織變細(xì)，減少滑移長度。Fe3Al 的室溫脆性普遍認(rèn)為是大氣中水汽引起的環(huán)境脆性，通過 Cr、Ce 等元素的合金化對改3)善室溫塑性有較大的作用，加入 5%10%Cr 可使 Fe3Al 合金的室溫拉伸塑性提高至 5%。（橡樹嶺C.T.Liu 發(fā)現(xiàn)了在六方結(jié)構(gòu)的 Co3V 中，用 Ni 和 Fe 取代部分 Co，可使其轉(zhuǎn)變成面心立方L12 結(jié)構(gòu)，使原來脆性的材料轉(zhuǎn)變成具有良好塑性的材料