材料科学基础课后作业第三章 (1)

3-3.有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的w Ni=90%，另一个铸件的w Ni=50%，铸后自然冷却。问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。

答：

合金在凝固过程中的偏析与溶质原子的再分配系数有关，再分配系数为k0=Cα/C L。对一给定的合金系，溶质原子再分配系数与合金的成分和原子扩散能力有关。根据Cu-Ni合金相图，在一定成分下凝固，合金溶质原子再分配系数与相图固、液相线之间的水平距成正比。当w Ni=50% 时，液相线与固相线之间的水平距离更大，固相与液相成分差异越大；同时其凝固结晶温度比w Ni=90%的结晶温度低，原子扩散能力降低，所以比偏析越严重。

一般采用在低于固相线100~200℃的温度下，长时间保温的均匀化退火来消除偏析。

3-6.铋（熔点为271.5℃）和锑（熔点为630.7℃）在液态和固态时均能彼此无限互溶，w Bi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为w Sb=87%的固相。w Bi=80%的合金在400℃时开始凝固出成分为w Sb=64%的固相。根据上述条件，要求：

1)绘出Bi-Sb相图，并标出各线和各相区的名称；

2）从相图上确定w Sb=40%合金的开始结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分及其含量。

解：1

）相图如图所示；

2）从相图读出结晶开始温度和结晶终了温度分别为495℃（左右），350℃（左右）

固、液相成分w Sb(L) =20%, w Sb(S)=64%

固、液相含量：

%5.54%10020-6440-64=⨯=L ω

%5.45%100)1(=⨯-=L S

ωω

3-7.根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图：組元A 的熔点为1000℃，組元B 的熔点为700℃；w B =25%的合金在500℃结晶完毕，并由73-1/3%的先共晶α相与26-2/3%的(α+β)共晶体所组成；w B =50%的合金在500℃结晶完毕后，则由40%的先共晶α相与60%的(α+β)共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%。 解：由题意由（α+β）共晶含量得

01.03226--25.0⨯=+）（）（）（αβααωωωB B B

6.0--5.0=+）（）（）（αβααωωωB B B

5.0-5.0-=）（）（）（αββωω

ω

B B B 解得：%505.0==）（αωB %808.0==+）（βαωB

%9595.0==）（βωB

由此可以做出相图如下

3-8组元A 的熔点为1000℃，组元B 的熔点为700℃，在800℃时存在包晶反应：α（ωB =5%）+ L(ωB =50%) ；在600℃时存在共晶反应：L （ωB==80%） β（ωB =60%）+γ（ωB =95）；在400℃时发生共析反应：β（ωB =50%） α（ωB =2%）+γ（ωB =97%）。根据这些数据画出相图。

解：根据题意作相图如下