材料科學(xué)基礎(chǔ)〈蔥路作業(yè)答案

材料科學(xué)根底任課教師：付華FundamentalsofMaterialScience作業(yè)題答案Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.緒論

1、材料科學(xué)主要研究的核心問(wèn)題是結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系。材料的結(jié)構(gòu)是理解和控制性能的中心環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)的最微細(xì)水平是原子結(jié)構(gòu)，第二個(gè)水平是原子排列方式，第三個(gè)水平是顯微組織。2.根據(jù)材料的性能特點(diǎn)和用途，材料分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料兩大類。根據(jù)原子之間的鍵合特點(diǎn)，材料分為金屬、陶瓷(無(wú)機(jī)非金屬〕、高分子和復(fù)合材料四大類。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.第一章材料的原子結(jié)構(gòu)

1.金屬材料中原子結(jié)合以金屬鍵為主，陶瓷材料〔無(wú)機(jī)非金屬材料〕以共價(jià)鍵和離子鍵結(jié)合鍵為主，聚合物材料以共價(jià)鍵和氫鍵和范德華鍵為主。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.第二章材料的結(jié)構(gòu)

一、填空題1、晶體是基元〔原子團(tuán)〕以周期性重復(fù)方式在三維空間作有規(guī)那么的排列的固體。2、晶體與非晶體的最根本區(qū)別是晶體原子排布長(zhǎng)程有序，而非晶體是長(zhǎng)程無(wú)序短程有序。3、晶胞是晶體結(jié)構(gòu)中的最小單位。4、根據(jù)晶體的對(duì)稱性，晶系有3大晶族，7大晶系，14種布拉菲Bravais點(diǎn)陣，32種點(diǎn)群，230種空間群。5、金屬常見(jiàn)的晶格類型有體心立方、面心立方、密排六方。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.6、fcc晶體的最密排方向?yàn)?lt;110>，最密排面為{111}，最密排面的堆垛順序?yàn)锳BCABCABCABC……。7、fcc晶體的致密度為0.74，配位數(shù)為12，原子在〔111〕面上的原子配位數(shù)為6。8、bcc晶體的最密排方向?yàn)?lt;111>，最密排面為{110}，致密度為0.68，配位數(shù)為8。9、晶體的宏觀對(duì)稱要素有對(duì)稱點(diǎn)、對(duì)稱軸、對(duì)稱面。10、CsCl型結(jié)構(gòu)屬于簡(jiǎn)單立方格子，NaCl型結(jié)構(gòu)屬于面心立方格子，CaF2型結(jié)構(gòu)屬于面心立方格子。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.11、MgO晶體具有NaCl型結(jié)構(gòu)，其對(duì)稱型是3L44L36L29PC，晶族是高級(jí)晶族，晶系是立方晶系，晶體的鍵型是離子鍵。12、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中的根本結(jié)構(gòu)單元是硅氧四面體[SiO4]。13、幾種硅酸鹽晶體的絡(luò)陰離子分別為[Si2O7]6-、[Si2O6]4-、[Si4O10]4-、[AlSi3O8]1-，它們的晶體結(jié)構(gòu)類型分別為組群狀，鏈狀，層狀，和架狀。14、表征晶體中晶向和晶面的方法有解析法和圖示法?！簿w投影圖〕Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.二、分析計(jì)算

1、〔2-3〕〔1〕晶面A在x、y、z軸上的截距分別是2a、3b和6c，求該晶面的米勒指數(shù)；〔2〕晶面B在x、y、z軸上的截距分別是a/3、b/2和c，求該晶面的米勒指數(shù)。所以晶面指數(shù)為〔321〕〔2〕截距倒數(shù)為：3，2，1；晶面指數(shù)為〔321〕Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.2\P89，2－4：OXYZEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.P89，2－4：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.思考?。。?11｝上的特征晶向

〔111〕與<110><112>的關(guān)系Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.3、寫(xiě)出立方晶系中晶面族｛100｝、｛110｝、｛111｝包含的等價(jià)晶面。寫(xiě)出<112>晶向族包含的等價(jià)晶向。{100}=〔100)+(010)+(001)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4、〔2-9〕4、〔2-9〕求〔1〕晶面〔121〕和〔100〕的晶帶軸指數(shù)；晶面〔100〕和〔010〕的晶帶軸指數(shù)；〔2〕晶向[001]和[111]確定的晶面指數(shù)；包含[010]和[100]晶向的晶面指數(shù)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4、〔2-9〕Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5、(2-11)〔1〕a≠b≠c、α=β=γ=90°的晶體屬于什么晶族和晶系？〔2〕a≠b≠c、α≠β≠γ=90°的晶體屬于什么晶族和晶系？〔3〕能否據(jù)此確定這2種晶體的Bravis點(diǎn)陣？(1)屬于正交晶系，由題中條件不能決定是什么布拉菲點(diǎn)陣，因?yàn)檎痪悼梢杂畜w心、面心、底心和簡(jiǎn)單正交點(diǎn)陣?！?〕屬于三斜晶系，因?yàn)槿本抵挥幸环N簡(jiǎn)單點(diǎn)陣，可以確定布拉菲點(diǎn)陣是三斜點(diǎn)陣。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.6、Ni為面心立方結(jié)構(gòu)，原子半徑r=0.1243nm，求Ni的晶格常數(shù)和密度。解：面心立方結(jié)構(gòu)在面對(duì)角線上原子相切，所以，代入條件可得，Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.7、Mo為體心立方結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)a=0.3147nm，求Mo的原子半徑r。解：體心立方結(jié)構(gòu)在體對(duì)角線上原子相切，所以，Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.8\2-15:CsCl中銫與氯的離子半徑分別為0.167nm、0.181nm。試問(wèn)〔1〕在CsCl內(nèi)離子在<100>或<111>方向是否相接觸？〔2〕每單位晶胞內(nèi)有幾個(gè)離子？〔3〕各離子的配位數(shù)是多少？〔4〕密度ρ和

堆積系數(shù)〔致密度〕K？〔1〕CsCl內(nèi)離子在<111>方向相接觸.〔2〕每單位晶胞內(nèi)有2個(gè)離子;〔3〕Cs+和Cl-離子的配位數(shù)是8.[CsCl8]或[ClCs8]配位六面體。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔4〕對(duì)CsCl晶體，晶體結(jié)構(gòu)為簡(jiǎn)單立方，晶胞中含有一個(gè)正離子一個(gè)負(fù)離子，沿體對(duì)角線正負(fù)離子相切:a=0.4018nmEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.CsCl的密度ρ(4)CsCl的分子量為:(35.453+132.905)=168.358，阿佛加得羅常數(shù)是6.0238×1023;每個(gè)CsCl分子的質(zhì)量A為：

168.358/(6.0238×1023)CsCl結(jié)構(gòu)：z=1Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.9\2-16:MgO具有NaCl型結(jié)構(gòu)。Mg2+的離子半徑為0.072nm，O2-的離子半徑為0.140nm。

試求MgO的密度ρ和堆積系數(shù)〔致密度〕K。解：MgO結(jié)構(gòu)為面心立方Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.解：MgO結(jié)構(gòu)為面心立方，晶胞中有四個(gè)正離子和四個(gè)負(fù)離子，沿棱邊方向正負(fù)離子相切:Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.MgO的密度ρMgO的分子量為〔24.305+15.999〕40.30，阿佛加得羅常數(shù)是6.0238×1023，每個(gè)MgO分子的質(zhì)量A為：40.30/(6.0238×1023)。MgO結(jié)構(gòu)：z=4Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.10\2-24:第一種，橄欖石MgFe2[SiO4],Si:O=1:4，島狀，共頂數(shù)為0；第二種:異極礦Zn4[Si2O7](OH)2，共頂數(shù)一個(gè)，成對(duì)硅氧團(tuán)，組群狀；第三種：藍(lán)錐礦BaTi[Si3O9]Si:O=1：3，共頂數(shù)為兩個(gè)，組群狀；三節(jié)環(huán)；第四種：綠寶石Be3Al2[Si6O18],Si:O=1:3，組群狀；六節(jié)環(huán)；第五種：硅灰石Ca3[Si3O9]三節(jié)環(huán)，組群狀；第六種：魚(yú)眼石KCa4[Si4O10]2F·8H2O,

Si:O=4：10，層狀；第七種:鈣長(zhǎng)石Ca[Al2Si2O8],Si(Al):O=1:2，架狀。第八種：白榴石

K[AlSi2O6],Si(Al):O=1:2，架狀。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.第三章晶體結(jié)構(gòu)缺陷P116一、填空題1、按幾何組態(tài)，晶體中的缺陷分為點(diǎn)缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷。2、點(diǎn)缺陷主要包括空位、間隙原子、置換原子；線缺陷有位錯(cuò)；面缺陷包括晶界、相界、外表等。3、描述位錯(cuò)性質(zhì)及特征的是柏氏矢量b。4、位錯(cuò)的類型有刃位錯(cuò)、螺位錯(cuò)和混合位錯(cuò)。5、位錯(cuò)線與柏氏矢量垂直的位錯(cuò)為刃位錯(cuò)，位錯(cuò)線與柏氏矢量平行的位錯(cuò)稱為螺位錯(cuò)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.6、位錯(cuò)的根本運(yùn)動(dòng)方式有滑移和攀移。7、刃位錯(cuò)可以滑移和攀移，螺位錯(cuò)可以滑移而不攀移，能進(jìn)行交滑移的位錯(cuò)必然是螺位錯(cuò)。8、位錯(cuò)滑移一般沿著晶體的密排〔面〕和密排〔方向〕進(jìn)行。9、柏氏矢量實(shí)際上反響了位錯(cuò)線周圍區(qū)域晶格畸變的大小和方向。10、兩平行同號(hào)螺位錯(cuò)間的作用力為斥力〔引力或斥力？〕。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.11、全位錯(cuò)是柏氏矢量等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)；不全位錯(cuò)是柏氏矢量不等于點(diǎn)陣矢量的位錯(cuò)。12、面心立方晶體的不全位錯(cuò)類型主要有Shockley不全位錯(cuò)和Franker不全位錯(cuò)，柏氏矢量分別為b=a/6<112>，b=a/3<111>。只能發(fā)生攀移運(yùn)動(dòng)的位錯(cuò)是Franker不全位錯(cuò)。13、位錯(cuò)間轉(zhuǎn)化〔位錯(cuò)反響〕要滿足的條件有幾何條件：柏氏矢量守恒和能量條件：反響后位錯(cuò)的總能量降低。14、兩個(gè)不全位錯(cuò)夾一片層錯(cuò)的位錯(cuò)稱為擴(kuò)展位錯(cuò)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.二、分析題1、〔3-6〕畫(huà)一個(gè)方形位錯(cuò)環(huán)，〔1〕在此平面上畫(huà)出柏氏矢量，使其平行于位錯(cuò)環(huán)的其中一邊，任意選擇并畫(huà)出位錯(cuò)線方向，據(jù)此指出位錯(cuò)環(huán)各段的性質(zhì)。〔2〕能否使該位錯(cuò)環(huán)處處為刃位錯(cuò)？〔3〕能否使該位錯(cuò)環(huán)處處為螺位錯(cuò)？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.3-6Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.2、在滑移面上有一位錯(cuò)環(huán)，柏氏矢量為b，位錯(cuò)環(huán)的方向和柏氏矢量的方向如下圖?！?〕指出位錯(cuò)環(huán)各段的性質(zhì)?！?〕能否使該位錯(cuò)環(huán)處處為刃位錯(cuò)？〔3〕能否使該位錯(cuò)環(huán)處處為螺位錯(cuò)？〔4〕該位錯(cuò)環(huán)滑移出晶體后，晶體有怎樣的滑動(dòng)〔大小和方向〕？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.3、〔3-11〕試分析在fcc中，以下位錯(cuò)反響能否進(jìn)行?并指出其中三個(gè)位錯(cuò)的性質(zhì)類型？反響后生成的新位錯(cuò)能否在滑移面上運(yùn)動(dòng)？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.3-11幾何條件：能量條件：shockley不全位錯(cuò)Franker不全位錯(cuò)全位錯(cuò)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.b=a/3<111>和｛111｝面垂直。純?nèi)形诲e(cuò)。b垂直于滑移面，不是fcc晶體的滑移方向，不能滑移，只可攀移。shockley不全位錯(cuò)Franker不全位錯(cuò)全位錯(cuò)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4、〔3-8〕比較刃位錯(cuò)和螺位錯(cuò)的異同點(diǎn)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.刃型位錯(cuò)與螺型位錯(cuò)有什么異同點(diǎn)?Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.第四章晶態(tài)固體中的擴(kuò)散

一、填空題1、菲克第一定律描述的是穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散狀態(tài)下的擴(kuò)散規(guī)律；菲克第二定律描述的是非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散狀態(tài)下的擴(kuò)散規(guī)律。2、穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于給定方向的單位面積的凈原子數(shù)〔擴(kuò)散通量/濃度〕不隨時(shí)間變化；非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于給定方向的單位面積的凈原子數(shù)〔擴(kuò)散通量/濃度〕隨時(shí)間變化。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.3、Fick擴(kuò)散第二方程的高斯解適合求解總量為M的擴(kuò)散元素沉積為一薄層擴(kuò)散問(wèn)題；Fick擴(kuò)散第二方程的誤差函數(shù)解適合求解無(wú)限長(zhǎng)棒〔擴(kuò)散偶〕或半無(wú)限長(zhǎng)棒的擴(kuò)散問(wèn)題。4、擴(kuò)散的微觀機(jī)理有空位擴(kuò)散、間隙擴(kuò)散、位錯(cuò)擴(kuò)散、外表擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散等。5、空位擴(kuò)散的阻力比間隙擴(kuò)散大，激活能高。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.6、在外表擴(kuò)散、晶界擴(kuò)散、體擴(kuò)散、位錯(cuò)擴(kuò)散方式中，擴(kuò)散系數(shù)D最大的是外表擴(kuò)散。7、在間隙固溶體中，H、O、C等原子以間隙擴(kuò)撒機(jī)制方式擴(kuò)散。8、Cu-Al合金和Cu組成的擴(kuò)散偶發(fā)生柯肯達(dá)爾效應(yīng)，標(biāo)記向Cu-Al合金一側(cè)漂移，那么Al的擴(kuò)散通量大。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.9、上坡擴(kuò)散是指物質(zhì)從低濃度向高濃度處聚集的反向擴(kuò)散。10、擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度。11、伴隨有反響的擴(kuò)散稱為反響擴(kuò)散。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.二、計(jì)算題

〔4-1〕含0.85%C的普碳鋼加熱到900℃在空氣中保溫1小時(shí)后外層碳濃度降到零。(a)推導(dǎo)脫碳擴(kuò)散方程的解，假定t>0時(shí)，x=0處，ρ=0。(b)假設(shè)要求零件外層的碳濃度為0.8%，外表應(yīng)車去多少深度？〔900℃時(shí)，Dcγ=1.1×10-7cm2/s〕Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.解：〔1〕X=5.3×10-4m=0.53mmt=1h=3600sDcγ=1.1×10-7cm2/s〔2〕Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔4-3〕20鋼在930℃滲碳，外表碳濃度到達(dá)奧氏體中碳的飽和濃度Cs=1.4%，此時(shí)Dcγ=3.6×10-2mm2/h，假設(shè)滲層深度定為從外表到碳含量0.4%的位置，求滲層深度與時(shí)間的關(guān)系。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4-30.4=1.4-(1.4-0.2)erf(β)erf(β)=0.83β=0.97解：可以用半無(wú)限長(zhǎng)棒的擴(kuò)散來(lái)解：x,t??Cs=1.4%,C0=0.2%,C=0.4%,D=3.6×10-2mm2/hEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.(t:s)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔4-7〕870℃滲碳與927℃滲碳相比較，優(yōu)點(diǎn)是熱處理產(chǎn)品晶粒細(xì)小，淬火后變形小。假設(shè)D0=2.0×10-5m2/s，Q=140KJ/mol，求：〔1〕在上兩溫度下，碳在γ鐵中的擴(kuò)散系數(shù)。〔2〕假設(shè)忽略不同溫度下碳在γ鐵中的溶解度差異，870℃滲碳需用多少時(shí)間才能獲得927℃滲碳10小時(shí)的滲層厚度？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4-7T1=870℃=1143K,T2=927℃=1200KD0=2.0×10-5m2/s,Q’=140kJ/mol=14×104J/molD1＝D0e－Q’/RT=2.0×10-5exp(-14×104/8.314×1143)=0.82×10-11(m2/s)D2＝D0e－Q’/RT=2.0×10-5exp(-14×104/8.314×1200)=1.61×10-11(m2/s)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔4-9〕純鐵滲硼，900℃4h生成的Fe2B層厚度為0.068mm，960℃4h為0.14mm，假定Fe2B的生長(zhǎng)受擴(kuò)散速度的控制，求硼原子在Fe2B中的擴(kuò)散激活能Q。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4-9D＝D0e－Q’/RTT1=900℃=1173K,t1=4h,x1=0.068mmT2=960℃=1233K,t2=4h,x2=0.14mmQ?Q=2.9×105J/molEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.第五章相與相平衡一、填空題

1.組元是組成材料最根本的、獨(dú)立存在的物質(zhì)，組元一般是化學(xué)元素或化合物。2.相是系統(tǒng)中成分、結(jié)構(gòu)相同，性能一致的均勻組成局部，不同相之間有界面分開(kāi)，相界處物質(zhì)的性能發(fā)生突變。相平衡是指各相的化學(xué)熱力學(xué)平衡。3.組織是由各種不同形貌及含量的相或組元所構(gòu)成的微觀圖像。。平衡凝固是指極其緩慢冷卻條件下的凝固。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4.在二元系合金相圖中，杠桿法那么只能用于兩相區(qū)。5.根據(jù)滲碳體的形狀，鋼中珠光體分為片狀珠光體和球狀珠光體兩種。6.根據(jù)含碳量，鋼分類為亞共析鋼、共析鋼和過(guò)共析鋼。隨著碳含量的增加，鋼的硬度和塑性的變化規(guī)律是硬度提高，塑性下降。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.7.在三元系濃度三角形中，凡成分位于

過(guò)一頂點(diǎn)直線

上的合金，它們含有另兩個(gè)頂角所代表的兩組元含量之比相等。平行于一邊的任一直線上的合金，其成分共性為

含這個(gè)邊對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的組元含量均相等

。8.根據(jù)三元相圖的垂直截面圖，可以分析

合金的凝固過(guò)程

。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.9.根據(jù)三元相圖的水平〔等溫〕截面圖，可以用杠桿法那么計(jì)算各相的相對(duì)量。10.二元合金相圖三相平衡轉(zhuǎn)變的類型主要有共晶〔析〕反響和包晶〔析〕反響。三元合金相圖四相平衡轉(zhuǎn)變的類型主要有共晶反響，包共晶反響和包晶反響。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.二、改錯(cuò)題

1.指出以下相圖中的錯(cuò)誤，說(shuō)明原因并加以改正，畫(huà)出正確的相圖。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.2.〔5-6〕指出相圖中的錯(cuò)誤，說(shuō)明理由并改正。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-6:Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.三、分析計(jì)算

1.以下圖為A-B固溶體合金的相圖，試根據(jù)相圖確定：(a)成分為ω(B)=40%的合金首先凝固出來(lái)的固溶體成分；(b)假設(shè)首先凝固出來(lái)的固溶體成分含60%B，合金的成分為多少？(c)成分為70%B的合金最后凝固的液體成分；(d)合金成分為50%B，凝固到某溫度時(shí)液相含有40%B，固體含有80%B，此時(shí)液體和固體各占多少分?jǐn)?shù)？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.(a)成分為ω(B)=40%的合金首先凝固出來(lái)的固溶體成分；(a)80%b。(b)假設(shè)首先凝固出來(lái)的固溶體成分含60%B，合金的成分為多少？〔b〕20%b(c)成分為70%B的合金最后凝固的液體成分；〔c〕25%b。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.L%=(80-50)/(80-40)=75%α%=(50-40)/(80-40)=25%(d)合金成分為50%B，凝固到某溫度時(shí)液相含有40%B，固體含有80%B，此時(shí)液體和固體各占多少分?jǐn)?shù)？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.2.〔5-3〕畫(huà)出Pb-Sn相圖，標(biāo)出各相區(qū)存在的組織，指出組織中含βⅡ最多和最少的合金成分，指出共晶體最多和最少的合金成分。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-3:含βII最多的成分：C點(diǎn)。最少為f點(diǎn)。共晶體最多：成分e點(diǎn)。共晶體最少：c點(diǎn)以左，d點(diǎn)以右。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.3.〔5-4〕根據(jù)Pb-Sn相圖，說(shuō)明ω(Sn)=30%的Pb-Sn合金在以下溫度時(shí)，其組織中存在哪些相，并求相的相對(duì)含量。〔1〕高于300℃；〔2〕剛冷至183℃，共晶轉(zhuǎn)變尚未開(kāi)始；〔3〕在183℃共晶轉(zhuǎn)變完畢；〔4〕冷到室溫。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔1〕300℃以上：液相L〔2〕183℃，未共晶轉(zhuǎn)變：液相L＋αL%=cx/ec=(30-19)/(61.9-19)=25.6%α%=ex/ec=(61.9-30)/(61.9-19)=74.4%X5-4：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.X〔3〕183℃，共晶轉(zhuǎn)變完：相α＋β組織：α＋〔α＋β〕α%=ex/ec=(61.9-30)/(61.9-19)=74.4%〔α＋β〕％＝L%=cx/ec=(30-19)/(61.9-19)=25.6%相α＋β〔總〕α%=dx/cd=(97.5-30)/(97.5-19)=86.0%β%=xc/cd==(30-19)/(97.5-19)=14.0%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.X〔α＋β〕α%=ed/cd=(97.5-61.9)/(97.5-19)=45.3%β%=ce/cd=(61.9-19)/(97.5-19)=54.7%總：α%=25.6%×45.3%+74.4%=86.0%β%=25.6%×54.7%=14.0%(4)室溫相：α＋βα%=x’g/fgβ%=fx’/fgEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.4.〔5-7〕畫(huà)出簡(jiǎn)易的鐵碳相圖，〔1〕指出PSK、ECF各點(diǎn)成分、各線的反響特征及反響式；〔2〕標(biāo)出各相區(qū)的相組成物；〔3〕標(biāo)出各相區(qū)的組織組成物。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5－7Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5－8亞共析鋼組織：F+P0.2%C:P%＝P4/PS=0.2/0.77=26%F%=74%0.6%C:P%＝0.6/0.77=78%F%=22%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5－8相：

＋Fe3C0.2%C:

%＝(6.69-0.2)/6.69=97%Fe3C%=0.2/6.69=3%0.6%C:Fe3C%＝0.6/6.69=9%F%=91%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.1.0%C:組織P＋Fe3CII：

P%=AK/SK=(6.69-1.0)/(6.69-0.77)=96%

Fe3CII%=SA/SK=(1.0-0.77)/(6.69-0.77)=4%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.相：

＋Fe3C1.0%C:Fe3C%＝1.0/6.69=15%F%=85%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-9:Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.組織:P＋Fe3CII＋Ld’:

Ld’%=(3.5-2.11)/(4.3-2.11)=63.5%A=36.5%

Fe3CII%=(2.11-0.77)/(6.69-0.77)×36.5%=8.3%

P%=36.5-8.3=28.2%組織轉(zhuǎn)變LL＋AA＋LdA＋Fe3CII＋LdP＋Fe3CII＋Ld’Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.組織轉(zhuǎn)變LL＋AA＋LdA＋Fe3CII＋LdP＋Fe3CII＋Ld’相：

＋Fe3C3.5%C:Fe3C%＝3.5/6.69=52.3%F%=47.7%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.組織轉(zhuǎn)變LL+Fe3CIFe3CI+LdFe3CI+Ld’

組織:Fe3CI＋Ld’:

Ld’%=(6.69-4.5)/(6.69-4.3)=91.6%

Fe3CI%=(4.5-4.3)/(6.69-4.3)=8.4%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.相：

＋Fe3C4.5%C:Fe3C%＝4.5/6.69=67%F%=33%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.6.如下相圖：〔1〕該相圖的組元是什么？〔2〕標(biāo)出所有相區(qū)的組成相?！?〕指出該相圖中有何特征反響，寫(xiě)出反響式?！?〕指出含80%的Al2O3時(shí)的室溫平衡組織，并計(jì)算組織組成物的相對(duì)含量。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.(1)組元為：Al2O3，ZrO2；(2)標(biāo)注如圖：(3)特征反響：共晶反響Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.(4)含80%的Al2O3時(shí)(20%ZrO2)室溫平衡組織：Al2O3+〔Al2O3+ZrO2〕Al2O3%=(42.6-20)/42.6=53%〔Al2O3+ZrO2〕%=20/42.6=47%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.7.以下圖為使用高純?cè)显诿芊鈼l件下的Al2O3—SiO2相圖，A3S2〔3Al2O3·2SiO2〕為莫來(lái)石固溶體，共晶成分E1點(diǎn)為10wt%Al2O3，含60%摩爾分?jǐn)?shù)Al2O3的A3S2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%。要求：〔1〕填寫(xiě)空白相區(qū)的相組成。〔2〕寫(xiě)出2個(gè)水平反響線的反響，并指出反響類型。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.E1:共晶反響

E2:共晶反響Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔3〕一種由SiO2-30%Al2O3(wt%)構(gòu)成的耐高溫材料，分析其平衡凝固后的室溫組織是什么，并計(jì)算組織組成物的含量。該材料能否用來(lái)盛裝熔融態(tài)的鋼〔1600℃〕？在此情況下有多少百分率的耐熱材料會(huì)熔化？Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.〔3〕SiO2-30%Al2O3(wt%)材料，平衡凝固后的室溫組織：A3S2+〔A3S2+SiO2〕A3S2%=(30-10)/(75-10)=30.8%〔A3S2+SiO2〕%=(75-30)/(75-10)=69.2%不能盛裝熔融態(tài)的鋼〔1600℃〕，會(huì)熔化。有69.2%的耐熱材料會(huì)熔化。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.8.〔5-14〕以下圖為A-B-C三元共晶相圖的投影圖，指出n1、n2、n3(E)、n4點(diǎn)從液態(tài)平衡冷卻結(jié)晶的室溫相和組織組成物，并分別計(jì)算相和組織的相對(duì)含量。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-14組織組成物：n1：A+(A+B+C)n2：B+(B+C)+(A+B+C)n3：(A+B+C)n4：(A+B)+(A+B+C)相組成物：A+B+CEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-14n1：相組成物：A+B+CEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-14n1：組織組成物：A+(A+B+C)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-14n2相組成物：A+B+CEvaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.5-14n2組織組成物：B+(B+C)+(A+B+C)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.n3相組成物：A+B+C5-14組織組成物：n3：(A+B+C)100%Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.n45-14相組成物：A+B+C組織組成物：(A+B)+(A+B+C)Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.9.以下圖為某三元相圖投影圖上3條液相單變量線及其溫度走向，判斷四相平衡反響類型，寫(xiě)出反響式。共晶反響包共晶反響包晶反響Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2024AsposePtyLtd.10.以下圖是MgO-Al2O3-SiO2三元系相圖的平面投影圖及局部放大圖，寫(xiě)出四相平衡點(diǎn)處代表的反響特征及反響式。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2024-2