材料科学基础相图习题

1.下图为一匀晶相图,试根据相图确定:

(1) w B ＝0、40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？

(2)若开始凝固出来的固体成分为w B ＝0、60,合金的成分为多少？

(3)成分为w B ＝0、70的合金最后凝固时的液体成分为多少？

(4)若合金成分为w B ＝0、50,凝固到某温度时液相成分w B ＝0、40,固相成分为w B ＝0、80,此时液相与固相的相对量各为多少?

2.Mg —Ni 系的一个共晶反应为:

0.23520.546g g i M L M N 纯＋(570℃)

设w Ni 1＝C 1为亚共晶合金,w Ni 2＝C 2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的质量分数相等,但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2、5倍,试计算C 1与C 2的成分。

3．根据A-B 二元相图

(1) 写出图中的液相线、固相线、α与β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线;

(2) 平衡凝固时,计算A-25B(weight%)合金(y ’y 线)凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量;

(3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。

4.根据如图所

示的二元共晶相

图

(1)分析

合金I,II 的结晶过程,并画出冷

却曲线; (2)说明

室温下合金I,II 的相与组织就

是什么,并计算出相与组织组成物的相对含

量？

(3)如果希望得到共晶组织加上5％的β初的合金,求该合金的成分。

(4)合金I,II 在快冷不平衡状态下结晶,组织有何不同？

5.指出

下列相图中的错误:

6、 试述

二组元固溶体相的

吉布斯自由能-成(Gibbs)

分曲线

的特点? 1.下图

为一匀晶相图,试根

据相图确定:

w B ＝0、40

(1)

的合金开始凝固出来的固相成分为多少？

(2)若开始凝固出来的固体成分为w B ＝0、60,合金的成分约为多少？

(3)成分为w B ＝0、70的合金最后凝固时的液体成分约为多少？

(4)若合金成分为w B ＝0、50,凝固到某温度时液相成分w B ＝0、40,固相成分为w B ＝0、80,此时液相与固相的相对量各为多少?

第1题答案

2.Mg —Ni 系的一个共晶反应为: 0.23520.546g g i M L M N α纯＋(570℃)

设w Ni 1＝C 1为亚共晶合金,w Ni 2＝C 2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的质量分数相等,但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2、5倍,试计算C 1与C 2的成分。

第2题答案

(a) (b) (c)

(d)

3.根据A-B二元相图

(1) 写出图中的液相线、固相线、α与β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线;

(2) 平衡凝固时,计算A-25B(weight%)合金(y’y线)凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量;

(3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。

第3题答案

4.根据如图所示的二元共晶相图

(1)分析合金I,II的结晶过程,并画出冷却曲线;

(2)说明室温下合金I,II的相与组织就是什么,并计算出相与组织组成物的相对含量？

(3)如果希望得到共晶组织加上5％的 初的合金,求该合金的成分。

(4)合金I,II在快冷不平衡状态下结晶,组织有何不同？

第4题答案: 第4题:

5.指出下列相图中的错误:

第5题答案:

α、γ相区间

(a):

应有两相区。即相图中违反了“邻区原则”。

(b): 二元系中不可能有四相平衡,即违反了“相律”。

(a) (b)

(c): 纯组元A在1个温度范围内结晶,这就是违反相律的。

(d): 二元系中三相平衡时,3个相都必须有确定的成分。图中液相上的成分就是范围,这就是错误的。

6、试述二组元固溶体相的吉布斯(Gibbs)自由能-成分曲线的特点?

第6题答案:

(c) (d)

7.组元A与B的熔点分别为700℃与500℃,在液态完全互溶,在固态部分互溶形成α与β固溶体,其最大溶解度分别为为5％B与25％A(重量),在零度时溶解度则为2％B与5％A(重量)。两金属形成熔点为750℃的A2B化合物,A与B的原子量分别为30与50。在450℃与320℃分别发生液体成分为22％B与60％B(重量)的共晶转变。(1)试根据相律绘成平衡相图并标注各相区符号及特征点的温度与成分。(2)如果希望得到A2B化合物与β共晶组织加上5％的 初的合金,求该合金的成分。05硕士

答案:(1)相图,x为A原子重量百分比。

设合金的成分为x,由题意:Wβ初=(x-0、6)/(0、75-0、6)=5%

x=5%*15%+60%=0、75%+60%=60、75%

8.综述金属结晶过程形核的热力学条件、能量条件与结构条件。

答:必须同时满足以下四个条件,结晶才能进行。

(1)热力学条件为∆G<0。

只有过冷(热过冷)才能使∆G<0。因为∆G v＝－L m∆T/T m(∆T为过冷度),即金属结晶时,实际开始结晶的温度必须低于理论结晶已度(即∆T＞0)。

(3)能量条件为具有能量起伏。

一个临界晶核形成时,五分之一的表面能要靠能量起伏来提供。

(4)结构条件为具有结构起伏。

液态金属中规则排列的原子集团时聚时散的现象。它就是结晶核心形成的基础。

结晶—金属由液态转变为固态的过程称为凝固,由于固态金属就是晶体故又把凝固称为结晶。重结晶—指在固态状态下,物质由一种结构转变成另一种结构,这就是一种固态相变过程。再结晶—将冷压力加工以后的金属加热到一定温度后,在变形的组织中重新产生新的无畸变的等轴晶粒、性能恢复到冷压力加工前的软化状态的过程。在此过程中,仍然属于固态过程。三者的区别于联系:结晶、重结晶发生相变过程,再结晶没有;结晶、重结晶与再结晶都就是形核与长大的过程。发生结晶与重结晶的驱动力为反应相与生成相的自由能差,再结晶为储存能。再结晶后强度、硬度下降而塑韧性提高,而重结晶则属于同素异构转变。

第九章烧结;1、解释下列名词;(1)烧结:粉料受压成型后在高温作用下而致密化的;烧成:坯体经过高温处理成为制品的过程,烧成包括多;变化;部分;(2)晶粒生长:无应变的材料在热处理时,平均晶粒;况下,连续增大的过程;二次再结晶:少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程;(3)固相烧结:固态粉末在适当的温度、压力、气氛;气孔之间的传质,变为坚硬、致密烧结体的过程;液

第九章烧结

1、解释下列名词

(1)烧结:粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。

烧成:坯体经过高温处理成为制品的过程,烧成包括多种物理变化与化学

变化。烧成的含义包括的范围广,烧结只就是烧成过程中的一个重要

部分。

(2)晶粒生长:无应变的材料在热处理时,平均晶粒尺寸在不改变其分布的情

况下,连续增大的过程。

二次再结晶:少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。

(3)固相烧结:固态粉末在适当的温度、压力、气氛与时间条件下,通过物质与