材料物理化学 第九章 固态相变 习题
固态相变考试题
固态相变考试题⼀、名称解释(10分，每题2分)1．回⽕马⽒体答：淬⽕钢在低温回⽕时得到的组织。
2．回⽕脆性答：随回⽕温度升⾼，⼀般是钢的强度、硬度降低，塑性升⾼，但冲击韧性不⼀定总是随回⽕温度升⾼⽽升⾼，有些钢在某些温度回⽕时，韧性反⽽显著下降的现象。
3．组织遗传答：合⾦钢构件在热处理时，常出现由于锻压、轧制、铸造、焊接等⼯艺⽽形成的原始有序粗晶组织。
这些⾮平衡的粗晶有序组织（马⽒体、贝⽒体、魏⽒组织等）在⼀定加热条件下所形成的奥⽒体晶粒继承或恢复原始粗⼤晶粒的现象，称为组织遗传。
4．时效答：过饱和的固溶体在室温放置或加热到⼀定温度下保持⼀段时间，使得溶质原⼦在固溶体点阵中的⼀定区域内析出、聚集、形成新相，引起合⾦的组织和性能的变化称为时效。
5．形状记忆效应答：将某些⾦属材料进⾏变形后加热到某⼀特定温度以上时，能⾃动回复到原来的形状的效应。
6. ⼆次硬化现象当M中K形成元素含量⾜够多时，500°C以上回⽕会析出合⾦碳化物，细⼩的弥散分布的合⾦K将使已经因回⽕温度升⾼⽽下降的硬度重新升⾼，故称⼆次硬化。
7. 晶粒度设n为放⼤100倍时每645mm2(lin2)⾯积内的晶粒数，则下式中的N被⽤来表⽰晶粒⼤⼩的级别，被称为晶粒度。
N=2N-1⼆、填空：(20分，每空0.5分)1. 马⽒体转变时K-S关系是指｛110｝α’ || ｛111｝γ(晶⾯关系)，﹤111﹥α’|| ﹤110﹥γ(晶向关系)。
2. 奥⽒体是碳溶于γ－Fe固溶体，碳原⼦位于⼋⾯体中⼼位置，钢中马⽒体是碳溶于a －Fe过饱和固溶体，具有体⼼正⽅点阵点阵。
3. 固相界⾯根据其共格性有共格，半共格，⾮共格，其中⾮共格界⾯的弹性应变能最⼩。
4. M回⽕加热时，回⽕转变过程依次为 M中碳原⼦的偏聚和聚集，M的分解，残余A分解，碳化物类型变化，a相回复与再结晶。
5. 由淬⽕时造成的三类内应⼒在回⽕时，随着回⽕温度的升⾼，三类应⼒消失或减⼩的顺序和原因为：第三类应⼒，原因是M分解，造成碳原⼦析出;第⼆类应⼒，原因是碳化物的析出；第⼀类应⼒，原因是 a相再结晶。
固态相变原理考试试题+答案
固态相变原理考试试题一、(20分)1、试对固态相变地相变阻力进行分析固态相变阻力包括界面能和应变能,这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量.（1）界面能：是指形成单位面积地界面时,系统地赫姆霍茨自由能地变化值.与大小和化学键地数目、强度有关.共格界面地化学键数目、强度没有发生大地变化,最小；半共格界面产生错配位错,化学键发生变化,次之；非共格界面化学键破坏最厉害,最大.（2）应变能①错配度引起地应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起地应变能最大,半共格界面次之,非共格界面最小.②比容差引起地应变能（体积应变能）：和新相地形状有关,,球状由于比容差引起地应变能最大,针状次之,片状最小.2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核地作用固相中存在各种晶体缺陷,如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核,随着核地形成,缺陷将消失,缺陷地能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降,故缺陷促进形核.（1）空位：过饱和空位聚集,崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散,有利于形核.（2）位错：①形成新相,位错线消失,会释放能量,促进形核②位错线不消失,依附在界面上,变成半共格界面,减少应变能.③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏,利于形核.④位错是快速扩散地通道.⑤位错分解为不全位错和层错,有利于形核.Aaromon总结：刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量地位错更容易形核；位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成.（3）晶界：晶界上易形核,减小晶界面积,降低形核界面能二、(20分)已知调幅分解1、试分析发生调幅分解地条件只有当R（λ）＞0,振幅才能随时间地增长而增加,即发生调幅分解,要使R（λ）＞0,得且. 令R（λ）=0得λc—临界波长,则λ＜λc时,偏聚团间距小,梯度项很大,R（λ）＞0,不能发生；λ＞λc时,随着波长增加,下降,易满足,可忽略梯度项,调幅分解能发生.2、说明调幅分解地化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度——成分坐标中地变化轨迹化学拐点：当G”=0时.即为调幅分解地化学拐点；共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点,与化学拐点相比共格拐点地浓度范围变窄了,温度范围也降低了.3、请说明调幅分解与形核长大型相变地区别调幅分解与形核长大型相变地区别调幅分解形核长大型变形成分连续变化,最后达到平衡始终保持平衡,不随时间变化相界面开始无明显相界面,最后才变明显始终都有明显地相界面组织形态两相大小分布规则,组织均匀,不呈球状大小不一,分布混乱,常呈球状,组织均匀性差结构结构与母相一致,成分与母相不同结构、成分均不同三、(20分)1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论地实验基础和基本原理（1）实验基础1 / 32 /3 ① 在宏观范围内,惯习面是不应变面（不转变、不畸变）；② 在宏观范围内,马氏体中地形状变形是一个不变平面应变；③ 惯习面位向有一定地分散度（指不同片、不同成分地马氏体）；④在微观范围内,马氏体地变形不均匀,内部结构不均匀,有亚结构存在（片状马氏体为孪晶,板条马氏体为位错）.（2）基本原理在实验基础上,提出了马氏体晶体学表象理论,指出马氏体相变时所发生地整个宏观应变应是下面三种应变地综合：① 发生点阵应变（Bain 应变）,形成马氏体新相地点阵结构.但是Bain 应变不存在不变平面,不变长度地矢量是在圆锥上,所以要进行点阵不变切变.② 简单切边,点阵不变非均匀切变,在马氏体内发生微区域变形,不改变点阵类型,只改变形状,通过滑移、孪生形成无畸变面.③ 刚体转动,①②得到地无畸变地平面转回到原来地位置去,得到不畸变、不转动地平面.用W-R-L 理论来表示：P 1=RPB,P 1为不变平面应变地形状变形,B 为Bain 应变、用主轴应变来表示,R 为刚体转动、可以用矩阵来表示,P 为简单应变.2、阐明马氏体相变热力学地基本设想和表达式地意义答：基本设想：马氏体相变先在奥氏体中形成同成分地体心核胚,然后体心核胚再转变为马氏体M.所以马氏体相变自由能表达式为：M M G G G γγαα→→→∆=∆+∆,式中：① M G γ→∆表示奥氏体转变为马氏体地自由能差.,此时温度为Ms 温度.② G γα→∆表示母相中形成同成分地体心核胚时地自由能变化,定义为T 0温度γ与α地平衡温度,,为T<T 0时,产生核胚地温度.③ M G α→∆表示体心核胚转变为马氏体M 而引起地自由能变化.消耗于以下几个方面：切变能（进行不变平面切变、改变晶体结构和形状地能量）；协作形变能（周围地奥氏体产生形变地能量）；膨胀应变能（由于比容变化而致）；存储能（形成位错地应变能、形成孪晶地界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量场地影响等）.四、(20分)1、试解释沉淀相粒子地粗化机理由Gibbs-Thompson 定理知,在半径为r 地沉淀相周围界面处母相成分表达式： 2()()(1)m V C r C RTr αασ=∞-当沉淀相越小,其中每个原子分到地界面能越多,因此化学势越高,与它处于平衡地母相中地溶质原子浓度越高. 即：C （r 2）> C(r 1) .由此可见在大粒子r 1和小粒子r 2之间地基体中存在浓度梯度,因此必然有一个扩散流,在浓度梯度地作用下,大粒子通过吸收基体中地溶质而不断长大,小粒子则要不断溶解、收缩,放出溶质原子来维持这个扩散流.所以出现了大粒子长大、小粒子溶解地现象. 需要画图辅助说明！2、根据沉淀相粒子粗化公式：,分析粒子地生长规律（奥斯瓦尔德熟化）①当时,r=r ,rt ∂∂=0粒子不长大；②当时,r <r ,rt ∂∂<0小粒子溶解；③当时,r>r ,rt ∂∂>0粒子长大；④当时,r=2r ,rt ∂∂最大,长大最快；⑤长大过程中,小粒子溶解,大粒子长大,粒子总数减小,r 增加,更容易满足②,小粒子溶解更快；⑥温度T 升高,扩散系数D 增大,使rt ∂∂增大.所以当温度升高,大粒子长大更快, 小粒子溶解更快.五、(20分)已知新相地长大速度为：1、 试分析过冷度对长大速度地影响过冷度很小,∆gv 很小,∆gv 随过冷度地增加而增加,∆gv 越小长大速率越大,表明：长大速度u 与过冷度或者成正比,也就是当T 下降,过冷度增大,上升,长大速度u 增大.（1） 过冷度很很大,∆gv/kT 很大,exp(-∆gv/kT)→0,此时,温度越高长大速率越大,2、 求生长激活能过冷度很大时,exp(-∆gv/kT)→0,公式转化为0e x p ()Q kT μλν=-3 / 3 两边取对数,0exp()Q kT μλν=-则(ln )(1/)d Q K d T μ=-则为单个原子地扩散激活能,再乘以阿伏加德罗常数N 0,得生长激活能.。
(完整版)固态相变原理考试试题+答案
固态相变原理考试试题一、(20分)1、试对固态相变地相变阻力进行分析固态相变阻力包括界面能和应变能,这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量.（1）界面能：是指形成单位面积地界面时,系统地赫姆霍茨自由能地变化值.与大小和化学键地数目、强度有关.共格界面地化学键数目、强度没有发生大地变化,最小；半共格界面产生错配位错,化学键发生变化,次之；非共格界面化学键破坏最厉害,最大.（2）应变能①错配度引起地应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起地应变能最大,半共格界面次之,非共格界面最小.②比容差引起地应变能（体积应变能）：和新相地形状有关,,球状由于比容差引起地应变能最大,针状次之,片状最小.2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核地作用固相中存在各种晶体缺陷,如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核,随着核地形成,缺陷将消失,缺陷地能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降,故缺陷促进形核.（1）空位：过饱和空位聚集,崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散,有利于形核.（2）位错：①形成新相,位错线消失,会释放能量,促进形核②位错线不消失,依附在界面上,变成半共格界面,减少应变能.③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏,利于形核.④位错是快速扩散地通道.⑤位错分解为不全位错和层错,有利于形核.Aaromon总结：刃型位错比螺型位错更利于形核；较大柏氏矢量地位错更容易形核；位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成.（3）晶界：晶界上易形核,减小晶界面积,降低形核界面能二、(20分)已知调幅分解1、试分析发生调幅分解地条件只有当R（λ）＞0,振幅才能随时间地增长而增加,即发生调幅分解,要使R（λ）＞0,得且. 令R（λ）=0得λc—临界波长,则λ＜λc时,偏聚团间距小,梯度项很大,R（λ）＞0,不能发生；λ＞λc时,随着波长增加,下降,易满足,可忽略梯度项,调幅分解能发生.2、说明调幅分解地化学拐点和共格拐点,并画出化学拐点、共格拐点和平衡成分点在温度——成分坐标中地变化轨迹化学拐点：当G”=0时.即为调幅分解地化学拐点；共格拐点：当G”+2η2Y=0时为共格拐点,与化学拐点相比共格拐点地浓度范围变窄了,温度范围也降低了.3、请说明调幅分解与形核长大型相变地区别1、阐明建立马氏体相变晶体学表象理论地实验基础和基本原理（1）实验基础1 / 32 /3 ① 在宏观范围内,惯习面是不应变面（不转变、不畸变）；② 在宏观范围内,马氏体中地形状变形是一个不变平面应变；③ 惯习面位向有一定地分散度（指不同片、不同成分地马氏体）；④ 在微观范围内,马氏体地变形不均匀,内部结构不均匀,有亚结构存在（片状马氏体为孪晶,板条马氏体为位错）.（2）基本原理在实验基础上,提出了马氏体晶体学表象理论,指出马氏体相变时所发生地整个宏观应变应是下面三种应变地综合：① 发生点阵应变（Bain 应变）,形成马氏体新相地点阵结构.但是Bain 应变不存在不变平面,不变长度地矢量是在圆锥上,所以要进行点阵不变切变.② 简单切边,点阵不变非均匀切变,在马氏体内发生微区域变形,不改变点阵类型,只改变形状,通过滑移、孪生形成无畸变面.③ 刚体转动,①②得到地无畸变地平面转回到原来地位置去,得到不畸变、不转动地平面.用W-R-L 理论来表示：P 1=RPB,P 1为不变平面应变地形状变形,B 为Bain 应变、用主轴应变来表示,R 为刚体转动、可以用矩阵来表示,P 为简单应变.2、阐明马氏体相变热力学地基本设想和表达式地意义答：基本设想：马氏体相变先在奥氏体中形成同成分地体心核胚,然后体心核胚再转变为马氏体M.所以马氏体相变自由能表达式为：M M G G G γγαα→→→∆=∆+∆,式中：① M G γ→∆表示奥氏体转变为马氏体地自由能差.,此时温度为Ms 温度.② G γα→∆表示母相中形成同成分地体心核胚时地自由能变化,定义为T 0温度γ与α地平衡温度,,为T<T 0时,产生核胚地温度.③ MG α→∆表示体心核胚转变为马氏体M 而引起地自由能变化.消耗于以下几个方面：切变能（进行不变平面切变、改变晶体结构和形状地能量）；协作形变能（周围地奥氏体产生形变地能量）；膨胀应变能（由于比容变化而致）；存储能（形成位错地应变能、形成孪晶地界面能）；其他（表面能、缺陷能、能量场地影响等）.四、(20分)1、试解释沉淀相粒子地粗化机理由Gibbs-Thompson 定理知,在半径为r 地沉淀相周围界面处母相成分表达式： 2()()(1)m V C r C RTr αασ=∞-当沉淀相越小,其中每个原子分到地界面能越多,因此化学势越高,与它处于平衡地母相中地溶质原子浓度越高. 即：C （r 2）> C(r 1) .由此可见在大粒子r 1和小粒子r 2之间地基体中存在浓度梯度,因此必然有一个扩散流,在浓度梯度地作用下,大粒子通过吸收基体中地溶质而不断长大,小粒子则要不断溶解、收缩,放出溶质原子来维持这个扩散流.所以出现了大粒子长大、小粒子溶解地现象. 需要画图辅助说明！2、根据沉淀相粒子粗化公式：,分析粒子地生长规律（奥斯瓦尔德熟化）①当时,r=r ,rt ∂∂=0粒子不长大；②当时,r <r ,r t ∂∂<0小粒子溶解；③当时,r>r ,r t ∂∂>0粒子长大；④当时,r=2r ,r t ∂∂最大,长大最快；⑤长大过程中,小粒子溶解,大粒子长大,粒子总数减小,r 增加,更容易满足②,小粒子溶解更快；⑥温度T 升高,扩散系数D 增大,使rt ∂∂增大.所以当温度升高,大粒子长大更快, 小粒子溶解更快.五、(20分)已知新相地长大速度为：1、 试分析过冷度对长大速度地影响过冷度很小,∆gv 很小,∆gv 随过冷度地增加而增加,∆gv 越小长大速率越大,表明：长大速度u 与过冷度或者成正比,也就是当T 下降,过冷度增大,上升,长大速度u 增大.（1） 过冷度很很大,∆gv/kT 很大,exp(-∆gv/kT)→0,此时,温度越高长大速率越大,2、 求生长激活能过冷度很大时,exp(-∆gv/kT)→0,公式转化为0exp()Q kT μλν=-3 / 3 两边取对数,0exp()Q kT μλν=-则(ln )(1/)d Q K d T μ=-则为单个原子地扩散激活能,再乘以阿伏加德罗常数N 0,得生长激活能.。
固态相变习题(一)
相变原理习题一、选择题1、使TTT曲线左移的因素有___________ 。
A 增加亚共析钢中含碳量B 提高钢中含钨量C 增加钢中含铜量D 使奥氏体产生塑性变形2、能使钢中马氏体转变开始温度（Ms）升高的因素有__________ 。
A 降低含Ni钢中的Ni含量B 降低钢中含碳量C 增大冷却速度D 提高加热温度3、高碳马氏体的形貌特征及亚结构是__________ 。
A 板条状及位错B 凸透镜状及位错C 凸透镜状及孪晶4、加热时Fe3C全部溶入A的温度是__________ 。
A A c1B A c3C A ccm5、上贝氏体贝氏体的强度，韧性下贝氏体。
A 高于优于B 高于不如C 低于优于D 低于不如6、中碳钢淬火后高温回火，可获得优良的综合机械性能。
又称为。
A 固溶处理B 调质C 热稳定化D 时效7、出现了高温回火脆性后，如重新加热到650℃以上，然后快冷至室温，消除脆化。
在脆化消除后，再在450 650℃加热快冷再发生脆化。
A 可可B 可不C 不可可D 不可不8、W18Cr4V在560℃回火后，在冷却过程中在250℃稍作停留，残余奥氏体将不再转变为马氏体，这一过程称为。
A 催化B 相变C 逆转变D 稳定化9.奥氏体核的长大是依靠____的扩散, 奥氏体(A)两侧界面向铁素体(F)及渗碳体(C)推移来进行的.(a)铁原子 (b)碳原子 (c)铁碳原子 (d)溶质原子10.亚共析钢在A C3下加热后的转变产物为___.(a) F (b) A (c) F+A (d) P+F11.提高钢中马氏体转变开始点（Ms）的因素有__________ 。
(a) 降低含Ni钢中的Ni含量 (b) 降低钢中含碳量 (c) 增加冷却速度 (d) 提高奥氏体化温度12.低碳马氏体的形貌特征及亚结构是__________ 。
(a) 板条状及位错 (b) 凸透镜状及位错 (c) 凸透镜状及孪晶13.共析钢在奥氏体的连续冷却转变产物中，不可能出现的组织是__________ 。
材料化学-固相反应习题及答案
第八章 相变1、一级相变：相变时两相化学势相等，但化学势的一级偏微商不相等。
发生一级相变时有潜热和体积的变化；二级相变：相变时两相化学势相等，其一阶偏微商也相等，但二阶偏微商不相等。
发生二级相变时无潜热和体积变化，只有热容量、膨胀系数和压缩系数的变化。
2、马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成机理有何差别?特征：（1）母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系（新相总是沿一定的结晶学面形成，新相与母相之间有严格的取向关系）；（2）相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完全相同；（3）转变速度极快；（4）马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。
区别：成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。
3、均匀成核：从均匀的单相熔体中产生晶核的过程，其成核几率处处相同。
非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
4、当一种纯液体过冷到平衡凝固温度 （T 0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。
试证明在温度T 0附近随温度变化的关系近似地为：00()V V H G T T T ∆∆=-，式中(0)V H ∆<为凝固潜热。
解：G H T S ∆=∆-∆，平衡温度T 0时，000,T V H G H T S S ∆∆=∆-∆=∆=，T<T 0时，00000V T T H G H T S H T H T T -∆∆=∆-∆=∆-=∆。
5、为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变 ? 什么情况下需过冷，什么情况下需过热。
解：由热力学，G H T S ∆=∆-∆，平衡时，0,m mH G H T S S T ∆∆=∆-∆=∆=， T m ：相变平衡温度；ΔH 相变热，温度T 时，系统处于不平衡状态，则0G H T S ∆=∆-∆≠，m m m mT T H T G H T H H T T T -∆∆∆=∆-=∆=∆，要使相变自发进行，0,0mT G H T ∆∆<∆<则，对放热过程如结晶，凝聚ΔH<0则ΔT>0,T m >0，必须过冷；对吸热过程如蒸发，熔融ΔH>0，则ΔT<0，T m >0，必须过热。
固态相变试卷(2002)
固态相变试卷一、选择题(单项选择) 每题2分，共30分1、在A,B 两组元组成的置换固溶体中，若r a >r b ，两组元的热力学因子F A 1+⎧⎨⎩⎫⎬⎭d d X AA ln ln γ和 FB 1+⎧⎨⎩⎫⎬⎭d d X BB ln ln γ之间的关系是： A) F A >F BB) F A <F B C) F A =F B D) 无确定的数量关系 2、Kirkendall 反应发生在A) 置换固溶体 B) 间隙固溶 C) 纯金属 D) 稳定化合物3、由于扩散而引起的点阵平面迁移的方向A) 和A(大半径)原子扩散方向一致 B) 和B(小半径)原子扩散方向一致C) 和空位流方向一致 D) 和空位流方向相反4、晶界作为高扩散率通道的作用和A) 温度有关，温度越高晶界作用越明显B) 温度有关，温度越高晶界作用越不明显C) 溶质浓度有关，浓度越高晶界作用越明显D) 溶质浓度有关，浓度越高晶界作用越不明显5、非稳定扩散和稳定扩散的区别在于A) 稳定扩散是间隙扩散，非稳定扩散是置换扩散B) 稳定扩散是间隙扩散，非稳定扩散是互换扩散C) 稳定扩散时扩散系数和浓度有关，非稳定扩散时扩散系数和浓度无关D) 稳定扩散时浓度和时间无关，非稳定扩散时浓度随时间变化6、小角度扭转晶界和倾转晶界的区别是A) 倾转晶界的转动轴和晶面垂直，扭转晶界转动轴和晶面平行B) 倾转晶界由两组螺位错交叉组成，扭转晶界由一组刃位错组成C) 倾转晶界由混合位错组成，扭转晶界由一组刃位错组成D) 倾转晶界由一组平行刃位错组成，扭转晶界由一组交错的螺位错组成7、多晶体中每段晶界上必须作用有大小等于F r =∂∂θr的扭距项，才能维持晶界不动。
那么多晶体平衡时，不同晶界的扭矩项是靠A) 晶界热激活提供 B) 晶界的相互作用提供C) 晶界上的第二相提供 D) 晶界上的杂质原子提供8、再结晶的驱动力和晶粒长大的驱动力A) 相同，因为是同一过程的两个阶段B) 相同，因为它们的驱动力都是减少系统界面能C) 不同，因为再结晶驱动力是消除晶粒中的应变能，而晶粒长大是减少界面能D) 不同，因为再结晶的驱动力是减少晶粒的界面能，而晶粒长大是减少体积自由能9、若α+β两相合金中，α和β之间是K-S 位相关系，则α/β相界是A) 完全共格界面 B) 由小台阶组成的复杂半共格界面C) 由小台阶组成的非共格界面 D) 平直的半共格界面10、Al-Ag 系中GP 区是球状，而Al-Cu 系中GP 区是层状，这是因为A) Al-Ag 系中GP 区错配度δ为正值, Al-Cu 系中GP 区错配度δ为负值B) Al-Ag 系中GP 区错配度δ<5%, Al-Cu 系中GP 区错配度δ>5%C) Al-Ag系中GP区错配度δ>1%, Al-Cu系中GP区错配度δ<1%D) Al-Ag系中GP区错配度δ>5%, Al-Cu系中GP区错配度δ<7%11、滑动界面和非滑动界面的主要区别是A) 滑动界面两侧两相结构相同，非滑动界面两侧两相结构不同B) 滑动界面两侧两相成分相同，滑动界面两侧两相成分不同C) 滑动界面上位错可沿界面运动，非滑动界面上位错不可沿界面运动D) 滑动界面一侧的位错可沿和界面相交的滑移面运动至界面另一侧，而非滑动界面上的位错只能沿界面运动12、若相变是扩散控制，则A) 相界迁移率很高，相变驱动力很小B) 相界迁移率很低，相变驱动力很高C) 相界迁移率和相变驱动力都很高D) 相界迁移率和相变驱动力都很小13、若以界面迁移将相变分类，则A) 马氏体相变是扩散控制长大B) 珠光体转变是界面控制长大C) 有序化转变是扩散控制长大D) 块状转变(massive)是界面控制长大14、形核驱动力和相变驱动力之间的关系是A) 形核驱动力大于相变驱动力B)形核驱动力小于相变驱动力C) 均匀形核驱动力小于相变驱动力，非均匀形核驱动力大于相变驱动力D) 均匀形核驱动力大于相变驱动力，非均匀形核驱动力小于相变驱动力15、在fcc晶体中，hcp沉淀容易在层错上形核是因为A) 层错形核的|∆Gd|大B) 层错形核的|∆Gv|大C) 层错形核的|∆Gs|小D) 层错形核的γ(界面能)小16、Au-Cu合金中盘状GP区的盘面垂直与100方向是因为A) 100方向是密排方向B) 100方向上原子间距最大C) 100方向上基体和GP区共格D) 100方向上基体和GP区不共格17、GP区的形成速率和A) 固溶处理温度有关，处理温度越高，GP区形成速率越高B) 时效处理温度有关，处理温度越高，GP区形成速率越高C) 淬火介质温度有关，介质温度越高，GP区形成速率越高D) 基体晶粒大小有关，晶粒越小，GP区形成速率越高18、化学调幅和共格调幅相比A) 化学调幅要求的过冷度大，成分范围宽B) 共格调幅要求的过冷度大，成分范围宽C) 共格调幅要求的过冷度大，成分范围窄D) 化学调幅要求的过冷度大，成分范围窄19、在钢中加入的合金元素中A) 铁素体稳定化元素不能提高淬透性，因为它提高共析转变温度B) 奥氏体稳定化元素不能提高淬透性，因为相变时碳不重新分配C) 只有碳化物形成元素能提高淬透性D) 上述三种元素均能提高钢的淬透性20、珠光体的生长速率和最小层间距A) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率减小，最小层间距增大B) 都和∆T无关C) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率增大，最小层间距减小D) 都和∆T有关，随∆T增加生长速率和最小层间距都增大21、在Cu-Zn系中，某一成分的合金，在高温时平衡组织是单一β相，室温平衡组织是单一α相，设在冷却过程中α从β中脱溶的驱动力为∆G p，发生块状沉淀的驱动力是∆G m1发生马氏体转变的驱动力是∆G m2，则这三者之间的关系是A) ∆G p <∆G m2 <∆G m1 B) ∆G p <∆G m1 <∆G m2C) ∆G m1 <∆G m2 <∆G p D) ∆G m2 <∆G p <∆G m122、对于存在无序－有序转变的合金中，若反向畴界越多，则A) 系统的自由能G越高B) 系统发生无序－有序转变时的∆H变化越大C) 系统的自由能G越小D) 系统发生无序－有序转变时的∆H变化越小23、属于均匀形核的相变过程有A) GP区沉淀B) 马氏体相变C) 块状转变D) 无序有序转变24、位错在马氏体相变中的作用是A) 提高形核驱动力B) 降低形核势垒C) 减少马氏体/奥氏体界面能D) 降低应变能二、什么类型的扩散过程会伴随点阵平面的迁移，从晶体学模型说明为什么会发生点阵平面的迁移(可以用图解说明)，并由此推导迁移速率和Darken方程。
固态相变复习题考试
♥第一章♥1.同素异构转变：纯金属在温度和压力改变时，由一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程。
多形性转变：在固溶体中发生的同素异构转变。
2.平衡脱溶沉淀：在缓慢冷却条件下，由过饱和固溶体中析出过剩相的过程。
3.调幅分解：某些合金在高温下具有均匀单相固溶体，但冷却到某一温度范围时可分解成为与原固溶体结构相同但成分不同的两个威区的转变。
4.金属固态相变的主要特点共格界面（两相在界面上的原子可以一对一的相互匹配）①相界面半共格界面（两相原子在界面上部分的保持匹配，刃型位错）非共格界面（两相原子在界面上不再保持匹配关系）②位向关系与惯习面一般来说，当新相与母相之间为共格或半共格界面时必然存在一定的位向关系；若无一定的位向关系，则两相界面必定为非共格界面。
但反过来，有时两相之间虽然存在一定的位向关系，但未必都具有共格或半共格界面，这可能是在新相长大过程中其界面的共格或半共格性已遭破坏所致。
③弹性应变能新相与母相的比容差应变能+共格应变能（共格界面半共格界面非共格界面，降低）④过渡相的形成当稳定的新相与母相的晶体结构相差较大时，两者之间只能形成高能量的非共格界面因界面能对形核的阻碍作用很大，并且非共格界面的界面能和形核功均较大，此时，母相不直接转变成自由能较低的稳定新相，而是先形成晶体结构和成分与母相比较接近，自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。
⑤晶体缺陷的影响对固态相变起促进作用（1°在位错线上形核时，新相出现部位的位错线消失，位错中心的畸变能得到释放，从而使系统自由能降低。
这部分被释放的能量可作为克服形成新相界面和相变应变=所需的能量，从而使相变加速。
2°新相形成时位错本身不消失，依附在新相界面上，构成半共格界面的一部分，降低系统自由能。
）⑥原子的扩散过冷度增大，相变驱动力增大，相变速率增大。
当过冷度增大到一定程度，原子扩散能力下降，相变速度减慢。
5.金属固态相变形核的阻力驱动力①界面能新旧两相的自由能差②弹性应变能6.为什么在晶体缺陷上优先形核？①结构起伏：缺陷处原子排列不整齐，溶质原子易从母相向新相转移，利于形核②成分起伏：缺陷处，溶质原子浓度差大，有利于获得形核需要的浓度，形核容易③能量起伏;晶体缺陷所储存的能量可降低形核功，容易形核7.影响TTT图的因素亚共析钢—ωc↑，C曲线右移；过共析钢—ωc↑，C曲线左移①含碳量ωc↑，Ms、Mf点下降亚共析钢—多一条先共析铁素体线过共析钢—多一条先共析渗碳体线②合金元素除Co和Al外的合金元素均使TTT曲线右移（即增加过冷A的稳定性）A的晶粒度：越小，C曲线左移，即转变越快；对M转变。
固态相变原理考试试题+答案
固态相变原理考试试题+答案固态相变原理考试试题⼀、(20分)1、试对固态相变的相变阻⼒进⾏分析固态相变阻⼒包括界⾯能和应变能，这是由于发⽣相变时形成新界⾯，⽐容不同都需要消耗能量。
界⾯能：是指形成单位⾯积的界⾯时，系统的赫姆霍茨⾃由能的变化值。
与⼤⼩和化学键的数⽬、强度有关。
为表⾯张⼒，为偏摩尔⾃由能，为由于界⾯⾯积改变⽽引起的晶粒内部⾃由能变化（1）共格界⾯的化学键数⽬、强度没有发⽣⼤的变化，σ最⼩；半共格界⾯产⽣错配位错，化学键发⽣变化，σ次之；⾮共格界⾯化学键破坏最厉害，σ最⼤。
（2）应变能①错配度引起的应变能（共格应变能）：共格界⾯由错配度引起的应变能最⼤，半共格界⾯次之，⾮共格界⾯最⼩。
②⽐容差引起的应变能（体积应变能）：和新相的形状有关，,球状由于⽐容差引起的应变能最⼤，针状次之，⽚状最⼩。
2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核的作⽤固相中存在各种晶体缺陷，如空位、位错、层错、晶界等，如果在晶体缺陷处形核，随着核的形成，缺陷将消失，缺陷的能量将给出⼀供形核需要，使临界形核功下降，故缺陷促进形核。
（1）空位：过饱和空位聚集，崩塌形成位错，能量释放⽽促进形核，空位有利于扩散，有利于形核。
（2）位错：①形成新相，位错线消失，会释放能量，促进形核②位错线不消失，依附在界⾯上，变成半共格界⾯，减少应变能。
③位错线附近溶质原⼦易偏聚，形成浓度起伏，利于形核。
④位错是快速扩散的通道。
⑤位错分解为不全位错和层错，有利于形核。
Aaromon总结：刃型位错⽐螺型位错更利于形核；较⼤柏⽒⽮量的位错更容易形核；位错可缠绕，割阶处形核；单独位错⽐亚晶界上位错易于形核；位错影响形核，易在某些惯习⾯上形成。
（3）晶界：晶界上易形核，减⼩晶界⾯积，降低形核界⾯能⼆、(20分)已知调幅分解浓度波动⽅程为：，其中：1、试分析发⽣调幅分解的条件只有当R（λ）＞0，振幅才能随时间的增长⽽增加，即发⽣调幅分解，要使R（λ）＞0，得G”＜0且| G”|＞2η2Y+8π2k/λ2令R（λ）=0得λc—临界波长，则λ＜λc时，偏聚团间距⼩，梯度项8π2k/λ2很⼤，R（λ）＞0，不能发⽣；λ＞λc时，随着波长增加，8π2k/λ2下降，易满⾜| G”|＞2η2Y+8π2k/λ2，可忽略梯度项，调幅分解能发⽣。
固态相变复习问答题
1. 从热力学角度分析固态相变的主要特征并与液固相变进行比较。
答：从热力学角度来说，固态相变与液固相变相比，一些规律是相同的，其共同点是：相变驱动力都是新旧两相之间的自由能差；相变都包含形核与长大两个基本的过程。
而二者在相变特点上的区别在于固态相变的母相为固体，其具有确定形状、有较高切变强度、内部原子按点阵规律排列，并且不同程度地存在着成分不均匀的结构缺陷。
相变以晶体为母相，必然与液固相变相比存在一系列新的特征。
具体变现在以下几方面：(1) 相变驱动力来源于两相自由能之差，差值越大，越有利于转变的进行。
相变阻力大 固态相变与固液相变相比，相变阻力更大是因为多出了一项应变能和扩散更难进行。
(2) 新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系；新相的某一晶面和晶向分别与母相的某一晶面、晶向平行。
(3) 惯习现象：新相沿特定的晶向在母相特定晶面上形成( 沿应变能最小的方向和界面能最低的界面 )。
通过降低界面能和应变能而减小相变阻力是惯习现象出现的原因。
(4) 母相晶体缺陷促进相变：固态金属中存在各种晶体缺陷，如位错、空位、晶界和亚晶界等。
母相中存在缺陷，由于缺陷周围有晶格畸变，自由能较高，在此处形成同样大小的晶核比其他区域获得更大的驱动力，新相晶核往往优先在这些缺陷处形成。
母相晶粒越细小，晶界越多，晶内缺陷越多，形核率越高，转变速度越快。
(5) 易出现过渡相：过渡相是一种亚稳定相，其成分和结构介于新相和母相之间。
因为固态相比阻力大，原子扩散困难，尤其是当转变温度较低，新、旧相成分相差较远时，难以形成稳定相。
过渡相是为了克服相变阻力而形成的一种协调性的中间转变产物。
通常是现在母相中形成与母相成分接近的过渡相，然后在一定条件下由过渡相逐渐转变为自由能最低的稳定相。
界面能增加额外弹性应变能：比体积差 扩散困难（新、旧相化学成分不同时）2. 结合综合转变动力学曲线，从进行条件，组织形态特征，精细结构，相变机制，力学性能及其实际应用等方面，对比性的分析钢中的固态相变。
固态相变习题
第一章 自测题 试卷 1、 固态相变是固态金属（包括金属与合金）在（ 2、 相的定义为（ 3、 新相与母相界面原子排列方式有三种类型， 其中（ ）界面能最低， （ 固态相变的阻力为（ 平衡相变分为（ ）、（ 非平衡相变分为（ ） 固态相变的分类，按热力学分类：） ）和（ ）改变时， 4、 5、 6、7、 （ 8、分别为（ 应变能最低。
）及（ ）、（）、 ）、（ ） ）的变化。
）。
）、（ ）。
）。
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），） ）；按生长方式分类（ ）体积应变能最小。
C 球状 ）、 ））；按原子迁动方式不同分类： ）。
在体积相同时，新相呈（ A .碟状（盘片状） B.针状 9、 简述固态相变的非均匀形核。
10、 简述固态相变的基本特点。
第二章 自测题 试卷1、 分析物相类型的手段有（2、 组织观测手段有（3、 相变过程的研究方法包括（4、 阿贝成像原理为（5、 物相分析的共同原理为（6、 扫描电镜的工作原理简单概括为：7、透射电子显微镜的衬度像分为（ 第三章 自测题 试卷 1. 根据扩散观点，奥氏体晶核的形成必须依靠系统内的（ A.能量起伏、浓度起伏、结构起伏 C. 能量起伏、价键起伏、相起伏 2. 奥氏体所具有的性能包括： （ A. 高强度、顺磁性、密度高、导热性差；）。
）。
）。
）。
）。
）。
） ）： B. 相起伏、浓度起伏、结构起伏D. 浓度起伏、价键起伏、结构起伏 ） B. 高塑性、顺磁性、密度高、导热性差； C •较好热强性、高塑性、顺磁性、线膨胀系数大； D. 较好热强性、高塑性、铁磁性、线膨胀系数大。
3. 影响奥氏体转变的影响因素包括（ ）、（ ）、（ 4．控制奥氏体晶粒大小的措施有： （ ），（ ），（ 5．奥氏体是 Fe-C 合金中的一种重要的相，一般是指（绘图说明共析钢奥氏体的形成过程。
奥氏体易于在铁素体和渗碳体的相界面处成核的原因是什么？ 简述连续加热时奥氏体转变的特点。
固态相变原理测验试题+答案
固态相变原理测验试题+答案--————--———-——---————-——-————--— 作者： —————————————-——-—-——-—-——-—--—— 日期：固态相变原理考试试题一、（20 分) 1、试对固态相变的相变阻力进行分析 固态相变阻力包括界面能和应变能，这是由于发生相变时形成新界面,比容不同都需要消耗能量。
界面能 ：是指形成单位面积的界面时，系统的赫姆霍茨自由能的变化值。
与大小和化学键的数目、强度有关。
为表面张力，为偏摩尔自由能， 为由于界面面积改变而引起的晶粒内部自由能变化 （1） 共格界面的化学键数目、强度没有发生大的变化，σ最小;半共格界面产生错配位错，化学键发生变化，σ次之；非共格界面化学键破坏最厉害，σ最大. （2） 应变能 ① 错配度引起的应变能（共格应变能）：共格界面由错配度引起的应变能最大，半共格界面次之，非共格界面最小。
② 比容差引起的应变能(体积应变能）：和新相的形状有关,,球状由于比容差引起的应变能最大，针状次之，片状最小。
2、分析晶体缺陷对固态相变中新相形核的作用固相中存在各种晶体缺陷，如空位、位错、层错、晶界等,如果在晶体缺陷处形核，随着核的形成，缺陷将消失，缺陷的能量将给出一供形核需要,使临界形核功下降，故缺陷促进形核。
（1） 空位:过饱和空位聚集，崩塌形成位错,能量释放而促进形核,空位有利于扩散，有利于形核。
（2） 位错：①形成新相，位错线消失，会释放能量,促进形核②位错线不消失，依附在界面上，变成半共格界面，减少应变能。
③位错线附近溶质原子易偏聚,形成浓度起伏，利于形核。
④位错是快速扩散的通道.⑤位错分解为不全位错和层错，有利于形核。
Aaromon 总结：刃型位错比螺型位错更利于形核;较大柏氏矢量的位错更容易形核;位错可缠绕,割阶处形核；单独位错比亚晶界上位错易于形核；位错影响形核,易在某些惯习面上形成.（3)晶界：晶界上易形核，减小晶界面积,降低形核界面能二、（20 分） 已知调幅分解浓度波动方程为:1、试分析发生调幅分解的条件，其中:只有当 R（λ）＞0，振幅才能随时间的增长而增加，即发生调幅分解，要使 R（λ)＞0，得 G”＜0 且｜ G”｜＞2η2Y+8π2k/λ2 令 R(λ）=0 得 λc—临界波长，则 λ＜λc 时，偏聚团间距小，梯度项 8π2k/λ2 很大，R（λ）＞0，不能发生；λ＞λc 时,随着波长增加，8π2k/λ2 下降,易满足| G”| ＞2η2Y+8π2k/λ2，可忽略梯度项，调幅分解能发生。
固态相变原理习题集答案
固态相变课程复习思考题2012-5-171.说明金属固态相变的主要分类及其形式2.说明金属固态相变的主要特点3.说明金属固态相变的热力学条件与作用4.说明金属固态相变的晶核长大条件和机制5.说明奥氏体的组织特征和性能6.说明奥氏体的形成机制7.简要说明珠光体的组织特征8.简要说明珠光体的转变体制9.简要说明珠光体转变产物的机械性能10.简要说明马氏体相变的主要特点11.简要说明马氏体相变的形核理论和切边模型12.说明马氏体的机械性能，例如硬度、强度和韧性13.简要说明贝氏体的基本特征和组织形态14.说明恩金贝氏体相变假说15.说明钢中贝氏体的机械性能16.说明钢中贝氏体的组织形态17.分析合金脱溶过程和脱溶物的结构18.分析合金脱溶后的显微组织19.说明合金脱溶时效的性能变化20.说明合金的调幅分解的结构、组织和性能21.试计算碳含量为2.11%（质量分数）奥氏体中，平均几个晶胞有一个碳原子？22.影响珠光体片间距的因素有哪些？23.试述影响珠光体转变力学的因素。
24.试述珠光体转变为什么不能存在领先相25.过冷奥氏体在什么条件下形成片状珠光体，什么条件下形成粒状珠光体26.试述马氏体相变的主要特征及马氏体相变的判据27.试述贝氏体转变与马氏体相变的异同点28.试述贝氏体转变的动力学特点29.试述贝氏体的形核特点30.熟悉如下概念：时效、脱溶、连续脱溶、不连续脱溶。
31.试述Al-Cu合金的时效过程，写出析出贯序32.试述脱溶过程出现过渡相的原因33.掌握如下基本概念：固态相变、平衡转变、共析相变、平衡脱溶、扩散性相变、无扩散型相变、均匀形核、形核率1.说明金属固态相变的主要分类及其形式？（1）按热力学分类：①一级相变②二级相变（2）按平衡状态图分类：①平衡相变㈠同素异构转变和多形性转变㈡平衡脱溶沉淀㈢共析相变㈣调幅分解㈤有序化转变②非平衡相变㈠伪共析相变。
㈡马氏体相变。
㈢贝氏体相变。
㈣非平衡脱溶沉淀。
固态相变 复习习题
性 能
相变驱动力：两相自由能差，母相中缺陷提供的能量
及 特
3、金属固态相变主要有哪些变化？
征
结构、成分、有序度。
4、固态相变的过程中形核和长大的方式是什么？
形核：非均匀形核为主，缺陷处形核（界面形核，空位形核，位错形核） 长大：成分变化，依靠扩散进行；结构变化，依靠界面过程
其中半共格界面采用均匀切变或台阶方式，非共格界面依靠界面上 原子的短程扩散。
习题六 回火转变
1、简述碳钢在回火时的组织转变过程及相应性能变化，并简述合金元素对 于回火转变的影响 。
回火时的组织转变：
温度（℃） 阶段名称
组织变化
20～100 碳原子偏聚
无
100～250 马氏体分解
回火马氏体
200～300 残余奥氏体分解 回火马氏体
250～400 碳化物转变
回火屈氏体
400～700 α相回复再结晶， 回火索氏体 碳化物聚集长大
（各片间有交角），电镜下排列成行的细片状或粒状碳化物分布于 铁素体片中；亚结构为高密度位错；K-S关系；强度和韧性较高。
3. 根据相变热力学来分析BS点和MS点的温度差异。
△G＝－（△GV+△GD ）＋△GS ＋△GE ＋△GP
B转变有C的扩散，使相同温度下的两相自由能差增大，即△GV↗; B与A比容差小，使△GE ↘；形成温度高，长大速度慢， A强度低， 使切变阻力减小。 因此，B转变不需要M转变那样大的过冷度，BS点 高于MS点。
4、简述获得粒状珠光体的两种方法。
片状P 加热
略高于A1
A＋未溶Fe3C
保温
缓冷
粒状P
A＋粒状Fe3C
片状P
长时间保温 粒状P
固态相变习题与参考解答
固态相变习题与参考解答1、解释下列名词：自扩散：是在纯金属中的原子或固溶体中的溶质原子由一个平衡位置迁移到另一个平衡位置的单纯由热运动引起的扩散现象。
化学扩散：间隙扩散：间隙扩散是扩散原子在点阵的间隙位置之间跳迁而导致的扩散。
间隙固溶体中溶质原子半径较小，间隙位置数目较多，易发生间隙扩散。
置换扩散：置换扩散以原子跳动到邻近空位的方式进行，因此认为置换扩散也应该是通过单独跳动机制进行的。
它与间隙扩散的区别在于跳动是通过空位进行的，即扩散机制是一种空位扩散机制。
互扩散：是溶质原子和溶剂原子同时存在迁移的扩散。
严格来讲，大部分合金系统的原子扩散都是互扩散。
晶界扩散：熔化的钎料原子沿着母材金属的结晶晶界的扩散现象。
晶界扩散所需要的激活能比体扩散小，因此，在温度较低时，往往只有晶界扩散发生。
而且，越是晶界多的金属，越易于焊接，焊接的机械强度也就越高。
上坡扩散：原子扩散的驱动力是化学位。
在一般情况下，总是从浓度高处向浓度低处扩散，这叫顺扩散，但有时也会发生从浓度低处向浓度高处扩散的现象，成为逆扩散，即上坡扩散。
2、什么叫原子扩散和反应扩散 ?原子扩散是一种原子在某金属基体点阵中移动的扩散。
在扩散过程中并不产生新相，也称为固溶体扩散。
扩散物质在溶剂中的最大浓度不超过固溶体在扩散温度下的极限浓度，原子扩散有自扩散，异扩散和互扩散三类。
扩散过程不仅会导致固溶体的形成和固溶体成分的改变，而且还会导致相的多形性转变或化合物的形成。
这种通过扩散而形成新相的现象称为反应扩散，也叫相变扩散。
3、什么叫界面控制和扩散控制?试述扩散的台阶机制 ?[简要解答] 生长速度基本上与原子的扩散速率无关，这样的生长过程称为界面控制。
相的生长或溶解为原子扩散速率所控制的扩散过程称为扩散控制。
如图，α相和β相共格，在DE、FG处，由于是共格关系，原子不易停留，界面活动性低，而在台阶的端面CD、EF处，缺陷比较多，原子比较容易吸附。
因此，α相的生长是界面间接移动。
固态相变题库及答案
固态相变课程复习思考题2021-5-1712.说明马氏体的机械性能，例如硬度、强度和韧性20.说明合金的调幅分解的构造、组织和性能21.试计算碳含量为2.11%〔质量分数〕奥氏体中，平均几个晶胞有一个碳原子？22.影响珠光体片间距的因素有哪些？23.试述影响珠光体转变力学的因素。
25.过冷奥氏体在什么条件下形成片状珠光体，什么条件下形成粒状珠光体30.熟悉如下概念：时效、脱溶、连续脱溶、不连续脱溶。
31.试述Al-Cu合金的时效过程，写出析出贯序33.掌握如下根本概念：固态相变、平衡转变、共析相变、平衡脱溶、扩散性相变、无扩散型相变、均匀形核、形核率1.说明金属固态相变的主要分类及其形式？〔1〕按热力学分类：①一级相变②二级相变〔2〕按平衡状态图分类：①平衡相变㈠同素异构转变和多形性转变㈡平衡脱溶沉淀㈢共析相变㈣调幅分解㈤有序化转变②非平衡相变㈠伪共析相变。
㈡马氏体相变。
㈢贝氏体相变。
㈣非平衡脱溶沉淀。
〔3〕按原子迁移情况分类：①扩散型相变。
②非扩散型相变〔4〕按相变方式分类：①有核相变②无核相变2.说明金属固态相变的主要特点？⑴相界面：根据界面上新旧两相原子在晶体学上匹配程度的不同，可分为共格界面、半共格界面和非共格界面。
⑵位向关系与惯习面：在许多情况下，金属固态相变时新相与母相之间往往存在一定的位向关系，而且新相往往在母相一定的晶面上开场形成，这个晶面称为惯习面通常以母相的晶面指数来表示。
⑶弹性应变能：金属固态相变时，因新相和母相的比容不同可能发生体积变化。
但由于受到周围母相的约束，新相不能自由膨胀，因此新相与其周围母相之间必将产生弹性应变和应力，使系统额为地增加了一项弹性应变能。
⑷过渡相的形成：当稳定的新相与母相的晶体构造差异较大时，母相往往不直接转变为自由能最低的稳定新相，而是先形成晶体构造或成分与母相比拟接近，自由能比母相稍低些的亚稳定的过渡相。
⑸晶体缺陷的影响：固态晶体中存在着晶界、亚晶界、空位及位错等各种晶体缺陷，在其周围点阵发生畸变，储存有畸变能。
固态相变复习答案
固态相变复习答案第一章从铁碳合金相图中知道，碳素钢在加热和冷却过程中，经过PSK（A1）线，发生珠光体向奥氏体的相互转变，经过GS（A3）线，发生铁素体向奥氏体的相互转变，经过ES （Acm）线，发生渗碳体向奥氏体的转变。
所以任一含碳量的碳素钢，其在缓慢加热和冷却过程中固态组织转变的临界点，就是依据A1、A3和Acm线确定。
共析钢仅有一个临界点A1，亚共析钢有两个临界点A1和A3点，过共析钢也有两个临界点A1和Acm点。
A1、A3和Acm均为平衡临界点，实际转变过程不可能在平衡临界点进行，为示区别，将加热转变点以C表示，冷却转变点以r表示。
% d% a% @, g. u2 i5 `, a' P; }开始转变AC1――加热时 P A 温度: {8 M p5 }8 y! C/ ~开始转变Ar1――冷却时 A P 温度8 a# Q- s\) {2 N1 Y/ i/ f' Q9 j& g# S# U2 f全部转变AC3――加热时 F A 终了温度开始析出Ar3――冷却时 A F 温度& U% [* g3 b* J( U' ?\ 全部溶入6 o* [% \\+ {' \\ Q( b# h# c ACcm――加热时Fe3CⅡ A 终了温度开始析出Arcm――冷却时 A Fe3CⅡ 温度第二章奥氏体形成一・奥氏体的形成可以分四个阶段;1,奥氏体的形核2,晶核向铁素体和渗碳体俩个方向长大 3,剩余碳化物溶解 4,奥氏体成分均匀化二・影响奥氏体晶粒大小因素答；（1）加热温度的影响（3）原始组织的影响（2）含碳量的影响（4）合金元素的影响三・什么是奥氏体的起始晶粒度，本质晶粒度和实际晶粒度，各有何意义？答；（1）起始晶粒度：奥氏体晶粒边界刚刚相互接触时奥氏体晶粒的大小为起始晶粒度。
（2）本质晶粒度：一定条件下奥氏体晶粒长大的倾向(规定条件下，Ａ晶粒的大小) 。
（3）实际晶粒度：在具体的热处理工艺下获得的奥氏体晶粒的大小称为实际晶粒度。
材料科学基础第九章答案
第九章答案9-2什么叫相变？按照相变机理来划分，可分为哪些相变?解：相变是物质系统不同相之间的相互转变。
按相变机理来分，可以分为扩散型相变和非扩散型相变和半扩散型相变。
依靠原子或离子长距离扩散进行的相变叫扩散型相变。
非扩散型型相变指原子或离子发生移动，但相对位移不超过原子间距。
9-3分析发生固态相变时组分及过冷度变化相变驱动力的影响。
解：相变驱动力是在相变温度下新旧相的体自由能之差（），而且是新相形成的必要条件。
当两个组元混合形成固溶体时，混合后的体系的自由能会发生变化。
可以通过自由能-成分曲线来确定其相变驱动力的大小。
过冷度是相变临界温度与实际转变温度之差，相变形核的热力学条件是要有过冷度。
已知驱动力与过冷度之间的关系是：,这进一步说明了形核的热力学条件。
9-4马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成相变有何差别?解：马氏体相变是替换原子经无扩散切变位移(均匀或不均匀)并由此产生形状改变和表面浮凸、曾不变平面应变特征的一级形核、长大的相变。
特征：具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快、相变有一定范围、有很大的切变型弹性应变能。
成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。
9-5试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。
解：物质的表面具有表面张力σ,在恒温恒压下可逆地增大表面积dA,则需功σdA,因为所需的功等于物系自由能的增加,且这一增加是由于物系的表面积增大所致,故称为表面自由能或表面能。
应变能和表面能可以影响相变驱动力的大小，和新相的形状。
9-6请分析温度对相变热力学及动力学的影响。
解：当温度降低，过冷度增大，成核势垒下降，成核速率增大，直至达到最大值；当温度继续下降，液相粘度增加，原子或分子扩散速率下降。
温度过高或过低对成核和生长速率均不利，只有在一定的温度下才有最大成核和生长速率。
9-7调幅分解与脱溶分解有何异同点？调幅分解所得到的显微结构与性能有何特点？解：调幅分解通过扩散偏聚由一种固溶体分解成与母相结构相同而成分不同的两种固溶体。
第9章习题及答案_无机材料科学基础
第九章相变过程9-1 名词解释：一级相变二级相变扩散型相变无扩散型相变扩散控制的长大界面控制的长大9-2 什么叫相变？按照相变机理来划分，可分为哪些相变?9-3 分析发生固态相变时组分及过冷度变化相变驱动力的影响。
9-4 马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成相变有何差别?9-5 试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。
9-6 请分析温度对相变热力学及动力学的影响。
9-7 调幅分解与脱溶分解有何异同点？调幅分解所得到的显微结构与性能有何特点？9-8 当一种纯液体过冷到平衡凝固温度（T0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来越负。
试证明在温度T0附近随温度变化的关系近似地为：，式中∆H V <0为凝固潜热。
9-9 在纯液体平衡凝固温度T0以下，临界相变势垒随温度下降而减小，于是有一个使热起伏活化因子exp为极大值的温度。
试证明当T＝T0/3时，exp有极大植。
（提示：利用表达式）9-10 为什么在成核一生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?什么情况下需过冷，什么情况下需过热？9-11 何谓均匀成核？何谓不均匀成核？晶核剂对熔体结晶过程的临界晶核半径r*有何影响?9-12 在不均匀成核的情况下，相变活化能与表面张力有关，试讨论不均匀成核的活化能△G h*与接触角θ的关系，并证明当时，△G h*是均匀成核活化能的一半。
9-13 铁的原子量为55.84，密度为7.3g/cm3，熔点为1593℃，熔化热为11495J/mol，固－液界面能为2.04×10－5J/cm2，试求在过冷度为10℃、100℃时的临界晶核大小，并估计这些晶核分别由多少个晶胞所组成（已知铁为体心立方晶格，晶格常数a＝0.305nm）。
9-14 熔体冷却结晶过程中，在1000℃时，单位体积自由焓变化△G V418J/cm3；在900℃时是2090J/cm3。
设固－液界面能5×10－5J/cm2，求：（1）在900℃和1000℃时的临界晶核半径；（2）在900℃和1000℃时进行相变所需的能量。
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4、相变的驱动力是什么？ 解：相变过程的推动力应为过冷度、过饱和浓度或过饱和蒸汽压。
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5、当一种纯液体过冷到平衡凝固温度（T0）以下时，固相与液相间的自由焓差越来 越负。试证明在温度 T0 附近随温度变化的关系近似地为： ∆HV <0 为凝固潜热。 ，式中
解： 由
得： 在平衡温度
，使用晶核剂可以降低
，因此
下降。
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9、在不均匀成核的情况下，相变活化能与表面张力有关，试讨论不均匀成核的活 化能 △Gh*与接触角 θ 的关系， 并证明当 时， △Gh*是均匀成核活化能的一半。
解： （１）
（２）
（３）
（４）
平衡时
则
（５）
将（２）（３）（４）（５）代入（１）式，并令
，则
由上式可以看出，当
时，
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10、铁的原子量为 55.84，密度为 7.3g/cm3，熔点为 1593℃，熔化热为 11495J/mol， 固－液界面能为 2.04× 10－5J/cm2，试求在过冷度为 10℃、100℃时的临界晶核大小， 并估计这些晶核分别由多少个晶胞所组成（已知铁为体心立方晶格，晶格常数 a＝ 0.305nm）。
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7、为什么在成核一生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?什么情况 下需过冷，什么情况下需过热？
解：由热力学公式
平衡时
得
:相变平衡温度；
：相变热
温度Ｔ时，系统处于不平衡状态，则
，要使相变自发进行，须使
，
则
，即必须使
，才能发生相变。
对于放热过程如结晶，凝聚
，则
,
，必须过冷。
2、何谓马氏体相变？马氏体相变有何特点？ 解：马氏体相变是固态相变的基本形式之一，转变的本质是以晶格畸变为主、 无成分变化、无扩散的位移型相变，是晶体及其迅速的剪切畸变。 其特点是： （1）相变无特定的温度点； （2）转变动力学速率可高达声速； （3）具有鲜明的结晶学特点。
3、简述相变亚稳区的特点及稳区形成的原因？ 解：特点： （1）亚稳区处于不平衡状态； （2）在亚稳区要产生新相必须过冷； （3）当加入杂质，可在亚稳区形成新相，此时亚稳区缩小。 原因： （1）气相转变液相时：以微小液滴出现，液滴很小，其饱和蒸汽压 >> 平面态蒸汽压，在相平衡温度下，这些微粒还未达到饱和而重新蒸发。 （2）液相转 变固相时：以微小晶粒出现，也由于颗粒很小，其溶解度>>平面溶解度，在相平衡 温度下，微粒重新溶解。
时，
则在
时，
,得证。
6、在纯液体平衡凝固温度 T0 以下， 一个使热起伏活化因子 exp exp
临界相变势垒随温度下降而减小，于是有
为极大值的温度。试证明当 T＝T0/3 时， 表达式）
有极大植。（提示：利用
解：由
将
代入
则
令
则
即求 y 的极值，当
时ห้องสมุดไป่ตู้
，即此时 y 有极大值。
故当
时，exp（
）有极大值。
对于吸热过程如蒸发，熔融
，则
,
，必须过热。
8、 何谓均匀成核？何谓不均匀成核？晶核剂对熔体结晶过程的临界晶核半径 r*有何 影响? 解： 均匀成核——在均匀介质中进行， 在整体介质中的核化可能性相同， 与界面， 缺陷无关 非均匀成核——在异相界面上进行，如容器壁，气泡界面或附着于外加物（杂质 或晶核剂）
时的临界晶核半径；（2）在 900℃和 1000℃时进行相变所需的能量。 解：（1）由题意可知，
（2）
900℃时，
J
温度为 1000℃时，
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解：由
,
晶核体积为
，晶胞的体积为
，则晶胞的个数为
当过冷度为 10℃时，将已知条件代入，得：
J
m
则晶胞的个数为
个
当过冷度为 100℃时，将已知条件代入，得：
J
m
此时晶胞的个数为
个。
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11、 熔体冷却结晶过程中， 在 1000℃时， 单位体积自由焓变化△GV418J/cm3； 在 900℃ 时是 2090J/cm3。设固－液界面能 5× 10－5J/cm2，求：（1）在 900℃和 1000℃
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第九章 固相相变习题与解答 1、何谓一级相变？何谓二级相变？各有何特征？ 解：一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一 级偏微商(一级导数)不相等的相变称为一级相变 。其特点是：有相变潜热，并伴随 有体积改变。二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微熵也相等，而二级偏 微熵不等。其特点是：无相变潜热，无体积的不连续性，只有Cp、、的不连续有 居里点或点