材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集_第1頁(yè)
材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集_第2頁(yè)
材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集_第3頁(yè)
材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集_第4頁(yè)
材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集_第5頁(yè)
已閱讀5頁(yè),還剩17頁(yè)未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡(jiǎn)介

1、材料科學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題集(上)一、底心正方是否是一種新點(diǎn)陣?為什么?二、畫出立方晶系中(112)、(110)晶面,123、101、111晶向。三、布拉菲點(diǎn)陣一共有多少種?它們分屬于哪兒大晶系? CaF?屬性哪種點(diǎn)陣?四、何為晶帶和晶帶軸?點(diǎn)陣平面(110)、(311)和(132)是否屬于同一晶帶?如果 是,請(qǐng)指出其晶帶軸:如果不是,為什么?五、求(121)和(100)決定的晶帶軸與(001)和(111)所決定的晶帶軸所構(gòu)成的晶而的 晶面指數(shù)。/寫出立方晶系中110晶向族所代表的所有晶向。七、己知銅是而心立方結(jié)構(gòu)的金屬,其原子半徑為0.12781U11,摩爾質(zhì)量為 63.54g/molo求銅的密度八、

2、在金屬中空位形成能為2.0eV (或0.32xlOlsJ )。在800°C時(shí),1x10°個(gè)原子中有一個(gè)空位,試問(wèn)在何種溫度時(shí)1000個(gè)原子中含有1個(gè)空位?九、己知A1晶體在55O°C時(shí)的空位平衡濃度G為2x10",己經(jīng)A1的原子直徑 為0.287iun,假設(shè)空位在晶體中是均勻分布的,試計(jì)算這些空位均勻分布在晶體 中時(shí),空位之間的平均間距為多少?十、己知BCC鐵的密度為7.87g/cm3,點(diǎn)陣常數(shù)為2.866水10怙11,鐵的摩爾質(zhì)量為 55.847g/mol,求一個(gè)鐵晶胞中包含的空位數(shù)為多少?每an3中包含的空位數(shù)是多 少?十一、在晶體中插入附加的柱狀半

3、排原子而能否形成位錯(cuò)環(huán)?為什么?十二、已知銅為FCC結(jié)構(gòu),點(diǎn)陣常數(shù)為0.36151nm,試計(jì)算銅中全位錯(cuò)的柏氏 矢量長(zhǎng)度。十三、試分析在FCC中,位錯(cuò)反應(yīng)-101 +-121 -111能否進(jìn)行?指數(shù)式263中三個(gè)位錯(cuò)的性質(zhì)類型?反應(yīng)后生成的新位錯(cuò)能否在滑移面上運(yùn)動(dòng)?十四、設(shè)均勻形核時(shí)形成半徑為1*的球形晶核,晶體元素的相對(duì)原子質(zhì)量為A, 密度為P,阿伏伽徳羅常數(shù)為Na,求臨界晶核中所含原子數(shù)的表達(dá)式。十五、推導(dǎo)材料凝固的熱力學(xué)條件。十八、結(jié)合形核原理說(shuō)明形核率與過(guò)冷度的關(guān)系。十七、何為正、負(fù)溫度梯度?簡(jiǎn)述純金屬枝晶形成條件和長(zhǎng)大過(guò)程。十八、何謂晶粒度?試論晶粒大小對(duì)材料性能的影響,并根據(jù)凝固理

4、論回答細(xì)化 晶粒的基本途徑。十九、Cu在20°C和熔點(diǎn)間的熱容Cp,m=22.6-H5 27x103T J/(mol-K),熔化熱為 13290J/moL半衡凝固溫度為1356K,試計(jì)算在絕熱條件下lmol的Cu在多大的 過(guò)冷度才能完全凝固不回升到熔點(diǎn)?實(shí)際上可能嗎?二十、簡(jiǎn)述凝固結(jié)晶的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、能量和結(jié)構(gòu)條件。二十一、鑄錠組織有何特點(diǎn)?二十二、論述固溶體與金屬間化合物(中間相)的區(qū)別。二十三、試問(wèn)相圖邊界的純組元線是否為一個(gè)單相區(qū)?二十四、MgNi系的一個(gè)共晶反應(yīng)為0 235< ' %$問(wèn) + (M§2)0546設(shè)= 為亞共晶合金,v = c2為過(guò)共晶

5、合金,這兩種合金中的初晶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等,但C1合金中的a相總量為C2合金的2.5倍,試計(jì)算C1和C2的成分。 二十五、何為成分過(guò)冷?二十六、Al-Cu部分區(qū)域相圖如圖所示,假定0.96A1-0.04CU合金在620°C中達(dá)到 半衡。然后,該合金乂急速冷卻至550°C,以致原來(lái)的固體沒(méi)有機(jī)會(huì)參與反應(yīng), 并且液相依然存在。請(qǐng)問(wèn):1、該液體的成分為多少?2、此時(shí)液體占的比重為多少?二十七、一碳鋼在平衡冷卻條件下,所得的顯微組織中,含有50%的珠光體和50%的鐵素體,請(qǐng)問(wèn):1、此合金中碳的含量為多少?2、若該合金加熱到730°C,在平衡條件下將獲得什么組織?3、若加熱到8

6、50°C, 乂將得到什么組織?二十八、共晶反應(yīng)和包晶反應(yīng)有何不同?二十九、共晶成分合金有何特點(diǎn)?三十、共晶反應(yīng)和共析反應(yīng)有何不同?三十一、影響置換固溶體溶解度的因素有哪些?它們是如何影響的?三十二、組元A和B在液態(tài)完全互溶,但在固態(tài)互不洛解,且形成一個(gè)與A、B 不同晶體結(jié)構(gòu)的中間化合物,由熱分析測(cè)得下列數(shù)據(jù)。B含量/% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))液相線溫度廠C固相線溫度/°c010002090075040765750437505093075063104080850640906401008001、若已經(jīng)A的相對(duì)原子質(zhì)量為28, B的相對(duì)原子質(zhì)量為24,試畫出AB平衡 相圖,注明各區(qū)域的相、

7、各點(diǎn)的成分及溫度,并寫出中間化合物的分子式。2、100kg的E含量為20% (質(zhì)最)的合金在800°C衡冷卻到室溫,有多少初 晶A?三十三、典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)有哪些?其間隙分別包禽哪些類型?三十四、己經(jīng)A-B二兀系中有共晶反應(yīng)為D訊=0 75)°(%=0 15)+A隔=0 95)'假設(shè)隨著溫度降低,固溶體的固溶極限不發(fā)生變化,試求:1、=0.5的合金凝固后,Q初晶與(a+0)共晶的相對(duì)含量;Q相與0相的相對(duì)含量。2、若共晶反應(yīng)后,0初晶與(Q+0)共晶各占一半,問(wèn)該合金的成分。三十五、欲確定一成分為18%Ci 18%Ni的不銹鋼晶體在室溫下的可能結(jié)構(gòu)是 fee還是b

8、cc,由X射線測(cè)得此晶體的(111)面間距為0.21nm,己知bee鐵的 a=0.286mn, fee鐵的a=0.363mn,試問(wèn)此晶體為何種結(jié)構(gòu)?三十六、純金屈凝固是否會(huì)發(fā)生成分過(guò)冷,為什么?三十七、請(qǐng)畫圖并說(shuō)明弗蘭克瑞徳位錯(cuò)增殖過(guò)程。三十八、有兩個(gè)被釘扎住的刃型位錯(cuò)AB和CD,它們的長(zhǎng)度x相等,且具有相 同的柏氏矢最。每個(gè)位錯(cuò)都可看做FR位錯(cuò)源。試分析在其增殖過(guò)程中兩者的交 互作用。若能形成一個(gè)大的位錯(cuò)源,使其廿動(dòng)的J有多大?若兩位錯(cuò)柏氏矢量 方向相反,又如何?bb1B3xCXXA三十九、Ni的晶體結(jié)構(gòu)為而心立方結(jié)構(gòu),其原子半徑為r=0.1243nm,原子量為58.69。1、試求Ni的晶格

9、常數(shù)和密度。2、試求Ni(lll)晶面的面間距。四十、什么是交滑移?在面心立方晶體屮,位錯(cuò)交滑移的難易程度與層錯(cuò)能有何 關(guān)系?為什么?四十一、立方點(diǎn)陣單胞軸長(zhǎng)為氛試求出簡(jiǎn)單立方、體心立方、面心立方這三種 點(diǎn)陣的每一個(gè)陣點(diǎn)最近鄰和次近鄰的數(shù)星,并求出最近鄰和次近鄰距離。四十二、根據(jù)凝固理論,試敘述細(xì)化晶粒的基本途徑。四十三、已經(jīng)鋁的熔點(diǎn)Tm=993K,單位體積熔化熱Hm=1.836xlO9J/m3,固液界面 比表面能a=93mJ/m3,原子體積V0=1.66xlO-29m3o考慮在一個(gè)大氣壓下液態(tài)鋁的 凝固,過(guò)冷度為10C時(shí),試計(jì)算:1、臨界晶核半徑。2、尺寸剛好為臨界晶核中的原子個(gè)數(shù)。3、從液

10、態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)時(shí),單位體積的自由能變化。4、從液態(tài)轉(zhuǎn)變到固態(tài)的形核功。四十四、根據(jù)下列條件繪制粗略的AE二元相圖。1、組元A的熔點(diǎn)為980°C,組元B的熔點(diǎn)是750°Co2、a是E在A中的固溶體,卩是A在B中的固溶體。3、室溫下B在a中的溶解度為6wt.%, A在卩中的溶解度為4% (質(zhì)量)。4、A和B具有下列恒溫反應(yīng)(式中均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)):L(40%B)+ a(15%B)<-/(30%B)L(70%B)< 550,c >/(55%B) + 0(85%B)5、室溫下B在了中的含量在35wt.%52wt.%的范圍。四十五、在Fe中形成lmol空位的能量為104.

11、675kJ,試計(jì)算850°C時(shí)空位數(shù)目為20C時(shí)的多少倍?習(xí)題答案一、答:不是,因?yàn)楫媹D分析可知,底心正方和簡(jiǎn)單正方是同一點(diǎn)陣。二、略三、答:布拉菲點(diǎn)陣一共有14種,它們分別屬于七大晶系(立方晶系、六方晶 系、正方晶系、菱方晶系、正交晶系、單斜晶系、三斜晶系)。CaF?屈-而心立 方點(diǎn)陣。四、答:晶帶是指許多不同的晶面組平行于同一個(gè)晶向時(shí),這些晶而組總稱為一 個(gè)晶帶,或者稱為共帶面,被半行的晶向稱為晶帶軸。晶帶軸uvw和晶帶中任意一個(gè)晶而(hkl)組必然滿足:hu + kv+lw=O且若2個(gè)不平行的晶而(1吐山)、(h2k2l2)同屬于一個(gè)晶帶,則晶帶軸uvw冋以通 過(guò)下式求得:u

12、= kJ-,=w二扎匕-h2kj故(110)、(311)面的晶帶軸為112, (110)和(132)面的晶帶軸為ill o故三面不為 同一晶帶。五、答:(121)和(100)晶帶軸為012, (001)和(1晶帶軸為lio。0和lio決 定的平而(221)o六、答:包括noioioiiiioioioii iioioioiiiioioioiii2 個(gè)晶向。七、解:由于銅為面心立方結(jié)構(gòu),所以a=4r(其中a為晶胞邊長(zhǎng),r為原子半 徑)。414X °.】圮罷on鈕】由此可得銅的晶胞體積為V=a3 = 0.3613iun3 = 4.7 xlO"2mn3所以單個(gè)銅原子的質(zhì)量為:五詁皿

13、X沁因此,銅的密度為:晶胞質(zhì)星 晶胞體積422xl(T豈4.70 xlO'2 mil38.98g/ ail3八、解:平衡狀態(tài)下有:1L 一 A -U =C = A*exp NkT即由題目條件In 103 = In A-聯(lián)立解得:0.32x10"18J / 原子138xlO®J / (原子K)xlO73K0.32x10*18J / 原子13.8xl0 "j /(原子K)xTT=1201K九、解:A1晶體為面心立方點(diǎn)陣,設(shè)點(diǎn)陣常數(shù)為氣原子直徑為d,則有a 二 >/2d設(shè)單位體積內(nèi)的陣點(diǎn)數(shù)目為n,則有:故單位體積內(nèi)的空位數(shù)為由題可知空位在晶體內(nèi)均勻分布,故

14、其平均間距L為:L= 3 = 3/4d3nm= 20.3nmpv VxV2xlO_6十、解:設(shè)在考慮空位的情況下,ECC鐵每個(gè)晶胞中有x個(gè)原子,則_(源子 / 晶胞)(55.849g/mol)/ 二(2.866 xlOcm/x (6.02 xlO'3原子/ mol)求得x=1.9971原子/晶胞由于理想BCC鐵晶體中每個(gè)晶胞含2個(gè)鐵原子,故此BCC鐵晶胞中包含的空位 數(shù)為:2-1.9971=0.0029 個(gè)每cm'中包含的空位數(shù)為0.0029空憑晶粵=23"。空位/曲(2.866 xlO'8cni)3十一、答:不能形成位錯(cuò)環(huán)。假設(shè)能形成位錯(cuò)環(huán),由于插入的是附加

15、的柱狀半原 子面,則該位錯(cuò)環(huán)各處均為刃型位錯(cuò),根據(jù)刃型位錯(cuò)的亍丄氏,則該位錯(cuò)環(huán)的每 一個(gè)線元對(duì)應(yīng)的柏氏矢量B應(yīng)沿著徑向,也就是說(shuō)環(huán)上各線元對(duì)應(yīng)的B不同,這 與一條位錯(cuò)線只有一個(gè)B相矛盾。十二、解:Cu為FCC結(jié)構(gòu),其密排方向<110>則為柏氏矢量方向,則面對(duì)角線 為:>/2a0 = >/2 x0.36151iun= 0.51125iun故全位錯(cuò)的柏氏矢量的長(zhǎng)度為:|b| = - x 0.51125nm= 0.25563nm2十三、解:-101為全位錯(cuò),-121為肖克萊位錯(cuò),-111J為弗蘭克位錯(cuò)。263位錯(cuò)反應(yīng)可以進(jìn)行必須滿足兒何條件和能最條件對(duì)于反應(yīng)式-101+-12

16、1 ->-111263位錯(cuò)反應(yīng)兒何條件:4- U = (- )a + (0 + )b + (- 4- )c = -a 4- -b- - c = 111266263333故工,滿足幾何條件。位錯(cuò)反應(yīng)能量條件:故工工聽;,滿足能量條件。故題述位錯(cuò)反應(yīng)能夠發(fā)生。新位錯(cuò)-in的位錯(cuò)線為(iii)和(ill)的交線,位于(001)面上,且系純?nèi)行臀诲e(cuò)。由于(001)面系FCC非密排面,故不能運(yùn)動(dòng),系固定位錯(cuò)。十四、解:形核功AG =扌;rr3" + 4/rr咕令迴=o dr得臨界晶核半徑e -2ar =AGv則11一2分_32才帀gAA 3 AG3A(AGv)3十五、解:白由能G=H-T

17、S式中,H為焙,T為熱力學(xué)絕對(duì)溫度,S為埔。根據(jù)熱力學(xué)理論,在一定溫度下,只有使體系自由能G降低,轉(zhuǎn)變才會(huì)自發(fā)進(jìn)行,即:G = (AH-TAS) <0對(duì)丁恒壓凝固過(guò)程:ah=h,-ht=h5 l m式中Hg為凝固時(shí)的相變熱。在熔點(diǎn)溫度時(shí)(T=Tm),固液兩相平衡,AG二0,則有:d生Tn故當(dāng)溫度在熔點(diǎn)溫度附近時(shí)有:TJ TT ATAG=(AH-TAS)= Hm-TTn 4式中,AT = 1-T,即為實(shí)際凝固溫度與熔點(diǎn)的溫度之差,由于凝固過(guò)程中放 熱,則Hm<0,故欲使zXGvO,必然需要TvTr,即必須要有一定的過(guò)冷度,凝 固過(guò)程才能發(fā)生,此即為材料凝固的熱力學(xué)條件。十六、答:形核

18、率N可用下式表示:_A3* QN = N1*N2 = C.e_Tr.e_式中,C為常數(shù),AG”為形核功,Q為原子越過(guò)液、固相界面的擴(kuò)散激活能,k為玻爾茲曼常數(shù),T為絕對(duì)溫度。在這一公式中N為總的形核率,N】為受影 響的形核率因子,N?為受原子擴(kuò)散影響的形核率因子。當(dāng)溫度低丁 Tm時(shí),N受 兩個(gè)因素的控制:一方面隨著過(guò)冷度增大,晶核的臨界晶核半徑和形核功減小, 因而需要的能量起伏小,穩(wěn)定的晶核容易形成:另一方而隨著過(guò)冷度的增大,原 子的活動(dòng)性降低,它從液相轉(zhuǎn)移到固相上的兒率降低,不利于晶核的形成。因此, 總形核率隨著過(guò)冷度增加先增加再降低,具體如圖所示。十七、答:正的溫度梯度是指隨著離開液固界面

19、的距離增大,液相溫度隨之升 高的情況。負(fù)的溫度梯度是指液相溫度隨著離開液固界面距離增大,液相溫度 隨之降低的情況。純金屬以枝晶方式長(zhǎng)大,除了需要過(guò)冷條件外,還必須在負(fù)的溫度梯度下才 能實(shí)現(xiàn)。枝晶的長(zhǎng)大過(guò)程,即在負(fù)的溫度梯度下,固體表面上的偶然凸起可深入 到過(guò)冷度更大的前面液相中,因而得到更有利的生長(zhǎng)條件。此時(shí)固體表面形成了 一些向內(nèi)部伸長(zhǎng)的晶軸,在這些晶軸的側(cè)面,由于結(jié)晶潛熱釋放乂會(huì)造成負(fù)的溫 度梯度的分布。在這種情況下,液固界而就不可能保持平而狀而會(huì)形成許多伸 向液體的分枝(沿一定的晶向軸),同時(shí)在這些枝晶上乂可能公長(zhǎng)出二次枝晶, 在二次枝晶再長(zhǎng)出三次枝晶這樣不斷地枝上生枝,同時(shí)各級(jí)晶軸不斷

20、長(zhǎng)大, 直到它們相互接觸,晶軸間液相耗盡,形成一個(gè)充實(shí)的樹枝狀晶體為止。十八、答:所謂晶粒度是表示晶粒大小的一種方式。若將晶粒近似看成球體,晶 粒度通常采用它們的平均面積(mi】F)或平均直徑(mm)來(lái)表示,也可用單位體積中 的晶粒數(shù)目(個(gè)/mm')來(lái)衡最。目前生產(chǎn)中采用晶粒度等級(jí)來(lái)表示晶粒的大小。標(biāo) 準(zhǔn)晶粒度共分為八級(jí),一級(jí)晶粒度最粗,平均直徑為0.25mm,八級(jí)晶粒度最細(xì), 半均直徑為0.022mm,有時(shí)根據(jù)需要,對(duì)不同的材料的晶粒度等級(jí)還可以向八級(jí) 兩邊擴(kuò)展。晶粒大小對(duì)材料的力學(xué)性能有重要的影響。在常溫下,材料的晶粒越細(xì)小, 其強(qiáng)度、硬度越高,同時(shí)塑性、韌性也越好,這就是細(xì)晶強(qiáng)化

21、的手段。因此,應(yīng) 用凝固理論控制結(jié)晶后晶粒大小對(duì)提高利改善材料的力學(xué)性能具有重要的實(shí)際 意義。細(xì)化晶??刹扇∫韵峦緩剑?增加過(guò)冷度;2.變質(zhì)處理;3.振動(dòng)與攪拌。十九、解:AH=JCpCfT由題意冇13290 =匸衣(22.6 + 6.27xlO_3T)dT整理得3.135 xlO_3T2 + 22.6T-23120 = 0解得T=908K因此過(guò)冷度 T=1356-908=448K一般純金屬發(fā)生均勻形核的最大過(guò)冷度約為0.2Tmo對(duì)Cu而言0.2Tm=271K,故 實(shí)際上不可能達(dá)到題述過(guò)冷度。二十、答:凝固(結(jié)晶)的熱力學(xué)條件是固相的自由能Gs低于液相的自由能Gl, 即AG=Gs-Gl<

22、0,欲使AGvO,只有過(guò)冷度!>(),且AT越大,凝固的驅(qū)動(dòng) 力越大。凝固的動(dòng)力學(xué)條件為動(dòng)態(tài)過(guò)冷,即液相凝固時(shí),液固界面將不斷地向液相 中遷移,故必須在界面處有一定的過(guò)冷,才能實(shí)現(xiàn)在界面處從液相向固相的凈原 子輸送。凝固的能量條件是需要具有結(jié)構(gòu)起伏。因?yàn)樾纬梢粋€(gè)臨界晶核時(shí),必須靠能 量起伏來(lái)補(bǔ)償界面能的1/3。凝固的結(jié)構(gòu)條件是具有結(jié)構(gòu)起伏,即在液相中出現(xiàn)時(shí)聚時(shí)散的短程有序區(qū)現(xiàn) 象、它是結(jié)晶核心形成的基礎(chǔ)??偠灾痰谋匾獥l件是過(guò)冷度充分條件是動(dòng)態(tài)過(guò)冷,能最起 伏和結(jié)構(gòu)起伏。二十一、答:在鑄錠組織中,一般有3層晶區(qū):1 最外層為細(xì)晶區(qū)。其形成是由于模壁的溫度較低,液體的過(guò)冷度較大,因

23、而形核率較高所致。2. 中間為柱狀晶區(qū)。其形成主要是模壁的溫度升高,晶孩的成長(zhǎng)率大丁晶核 的形成率,且沿垂直于模壁方向的散熱較為有利。在細(xì)晶區(qū)中取向有利的晶粒優(yōu) 先生長(zhǎng)為柱狀晶。3中心為等軸晶區(qū)。其形成是由于模壁溫度進(jìn)一步升高,液體過(guò)冷度進(jìn)一步 降低,剩余液體的散熱方向性已不明顯,處于均勻冷卻狀態(tài):未熔雜質(zhì)、破斷枝 晶等易集中于剩余的液體中,這些都促進(jìn)了等軸晶的形成。應(yīng)當(dāng)指出,鑄錠的組織并不是都具有3層晶區(qū)。由于凝固條件的不同,也會(huì) 形成在鑄錠屮只有某一種晶區(qū),或只有某兩種晶區(qū)。二十二、答:固溶體與金屬間化合物(中間相)的區(qū)別主要表現(xiàn)在以下方面:1在相圖中的位置不同:?jiǎn)蜗喙倘荏w區(qū)位于相圖兩端(

24、也稱端際固溶體或第 一類固溶體),緊挨純組元,而金屬間化合物(中間相)位于相圖中部。2. 晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同:固溶體的結(jié)構(gòu)與溶劑相同,而中間札啲結(jié)構(gòu)與形成中 間相的元素均不同。3. 成分特點(diǎn)不同:固溶體的成分不符合特定比例,可以連續(xù)變化,而中間相 的成分復(fù)合特定的比例。4原子分布特點(diǎn)不同:溶質(zhì)原子在固溶體中呈無(wú)規(guī)則分布,而金屬間化合物 中的原子均呈規(guī)則分布。5.標(biāo)記符號(hào)不同:固溶體一般用置于小括號(hào)內(nèi)的溶劑元素符號(hào)標(biāo)記(有時(shí)也 簡(jiǎn)單標(biāo)記為a、卩等),如鋁基固溶體標(biāo)記為(A1)或a,而金屬間化合物可用化 學(xué)勢(shì)標(biāo)記(有時(shí)也簡(jiǎn)單標(biāo)記為£、H等),如滲碳體標(biāo)記為Fe3Co6性能特點(diǎn)不同:相比較而

25、言,固溶體的力學(xué)性能特點(diǎn)為軟而韌,而中間相 的力學(xué)性能特點(diǎn)為硬而脆。二十三、答:當(dāng)純組元線與單相區(qū)相連接,就不是單相區(qū);當(dāng)純組元線與兩相區(qū) 相連接,純組元線就是單相區(qū)。二十四、解:Mg-Ni相圖如圖所示:x(Ni)/%102030 40 50 60 70 80900000000019 7 5 9/邑=1L-Mg:Nio o o o o 3 I21452乳化液L+Ni760Mgg+ Ni"KfFMg.Ni+ MjfNi2r -J|j404f/O. I破性轉(zhuǎn)變點(diǎn)1 loo9080706050403020o根據(jù)已知條件,由杠桿定律得初晶相的質(zhì)屋分?jǐn)?shù)為:0235-吩 llLpj ='

26、0.235_ 叩-0.235 “0初 _ 0.546-0.235由題意得:叫創(chuàng)=叫初故可得:2 = 0.546令Ci中0總量為竝,C2中Q總量為處,則可得:(1)0.546-畸0.5460.546-畸0.546由題意可得:竝= 2.5述0.546 媚】_ 0.546埼】x2.50.5460.546(2)Cl合金的成分為0875Mg0125Ni:C2合金的稱為0622Mg0378Ni。二十五、答:凝固時(shí)由于溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿溶質(zhì)濃度變化,引起理論 凝固溫度的改變而在液固界面前液相內(nèi)形成的過(guò)冷。這種由固液界面前方溶質(zhì) 再分配引起的過(guò)冷,稱為成分過(guò)冷。二十八、解題思路:先求出620°

27、;C時(shí)液體的成分和數(shù)量。在降溫的過(guò)程中,固體 沒(méi)來(lái)得及參加反應(yīng)。故降溫過(guò)程中可以把液相當(dāng)成一個(gè)新的成分的“合金”,并以 此合金成分來(lái)計(jì)算550時(shí)液相的成分和含量°二十七、解:1設(shè)該合金中含碳最為X,則由杠桿定律得:0.0077-X0.00772. 730°C時(shí)該成分合金的組織為鐵素體+奧氏體組織(F+A)。3850-C時(shí)該成分A金的組織為全奧氏體組織(A)。二十八、答:1.共晶反應(yīng)為分解型反應(yīng)LT&+0,包晶反應(yīng)為合成型反應(yīng)L+ OL > 0 o2. 共晶線為固相線,線上的合金在共晶溫度全部凝固完畢,而包晶線僅有部分為 固相線。3. 凡進(jìn)行共晶轉(zhuǎn)變后的組織均為

28、兩相混合物,組織較細(xì):而進(jìn)行包晶轉(zhuǎn)變后的組 織僅在一定成分區(qū)間內(nèi)為混合物,但組織較粗。4共晶反應(yīng)中的液相成分點(diǎn)位于共晶線中間,而兩個(gè)固相(生成相)則位于共晶 線兩端:包晶反應(yīng)的兩個(gè)反應(yīng)相的城分點(diǎn)位于包晶線的兩端,而生成相位于包晶 線的中間。二十九、答:在一個(gè)合金系中,共晶成分點(diǎn)合金的熔點(diǎn)最低;合金熔化后兒乎完 全沒(méi)有固相,故共晶合金在液相中具有良好的流動(dòng)性;故共晶成分合金簡(jiǎn)化熔化和鑄造工藝,降低能源消耗和圮坍腐蝕,具有好的鑄造性能。同時(shí)低的熔點(diǎn)使共 晶成分合金可以做為焊料合金或者保險(xiǎn)絲材料使用。三十、答:共析轉(zhuǎn)變/->«+/?和共晶轉(zhuǎn)變Ltq+0同為分解型反應(yīng)。區(qū)別在 于共析反

29、應(yīng)的反應(yīng)物為固相,由于是固相分解,其原子擴(kuò)散比較困難,晶核的形 成和長(zhǎng)大速率較慢,容易產(chǎn)生較大的過(guò)冷,所以共析組織遠(yuǎn)比共晶組織細(xì)密,但 仍然為兩相交疊排列的混合組織。三十一、答:置換固溶體溶解度主要受以下兒點(diǎn)影響:1、晶體結(jié)構(gòu)因索:晶體結(jié)構(gòu)相同是組元間形成無(wú)限固溶體的必要條件,對(duì) 于有限固溶體,若溶質(zhì)與溶劑的晶體結(jié)構(gòu)相同,則溶解度通常較大:2、尺寸因素:ARV15%時(shí),才可能性形成溶解度較大其至無(wú)限溶解的固溶 體,反之,則溶解度非常有限;3、電負(fù)性差因素:電負(fù)性差小,易于形成固溶體,電負(fù)性差大則易于形成 化合物:4、電子濃度因素:部分合金固溶度的主要影響因素是電子濃度,它們之間 存在極限電子濃

30、度,在極限電子濃度時(shí)固溶度最大,超過(guò)極限電子濃度,固溶體 就不穩(wěn)定,容易形成新相。三十二、1、由題意可知,AB二元系不互溶,同時(shí)形成中間化合物,故是帶中 間化合物的共晶相圖。由所學(xué)知識(shí)可以知道,純組元、共晶成分點(diǎn)合金和金屬間 化合物有確定熔點(diǎn),固相和液相溫度相同。而共晶合金的熔點(diǎn)較低,中間化合物 熔點(diǎn)較高,故可以分析出B組元質(zhì)星分?jǐn)?shù)為63%時(shí)形成金屬間化合物,故可以 計(jì)算金屈間化合物的分子式:A:b3:生丄28 24故中間化合物的分子式為AB?。進(jìn)而推算相圖簡(jiǎn)圖如下圖所示:100075oro600143%o40A+AB,L+AB,640o20020406 080100B組元質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%2、由杠

31、桿定律計(jì)算可得:4晶=43-2043xl00%=53.49%0=10000=1000故lOOkgE禽量為20%的合金在800°C平衡冷卻到室溫可以得到53.49kg初晶A。三十三、答:典型金屬的晶體結(jié)構(gòu)包括fee、bee和hep。間隙為四面體間隙和八 面體間隙。三十四、1、解:組織組成物的柑對(duì)含最:會(huì)牆盞XI。皿.67%(a+0)共胡0,5-0.150.75-0.15xl00%«58.33%0=10000=1000相組成物相對(duì)含量:a= 0 950-5 x 1006=56.25%0.95-0.150.5-0.150.95-0.15xl00%=43.75%0=2、解:設(shè)此合金中E組元含量為x,則有0,95-x0.95-0.75xl00%=50%則x=085,故此合金成分為A-85wt.%Bo三十五、解:立方系晶面間距公式為:對(duì)于(1面有:則可得故此不銹鋼為fee結(jié)構(gòu)。d=aVh2 + k2+l2a = 0.363inn三十六、答:純金屬凝固不會(huì)產(chǎn)生成分過(guò)冷,因?yàn)榧兘饘俨缓诙M元,在固液 界而處不會(huì)發(fā)生溶質(zhì)的再分配,即不會(huì)形成邊界層,故沒(méi)有產(chǎn)生成分過(guò)冷的條件。三十七、略三十八、答:兩位錯(cuò)在外力作用下將向上彎曲并不斷擴(kuò)大,當(dāng)他們擴(kuò)大相遇時(shí), 將于相互連接處斷開,放出一個(gè)大的位錯(cuò)環(huán)。

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論