最新材料科学基础相图习题
材料科学基础相图分析题
相图分析（26分）1、判读如下A－B－C三元相图(1)指出如下三元体系中化合物D和F的性质。
（2分）(2)划分副三角形并判定各界线上的温降方向（4分）(3)判定各界线的性质。
（3分）(4)判定无变量点性质，并写出液相组成在无变点处的反应式。
（4分）(5)分析M点熔体的析晶过程，并计算液相组成刚到析晶结束点的固液相的比例及固相中各物质的比例。
（7分）(6)指出N点组成的A、B、C混合物在平衡加热时最先在哪一点的温度出现液相？（2分）(7) 画出A-B二元系统示意相图,并标出各区域的平衡相组成。
（4分）2、判读如下三元相图（共26分）(1)指出如下三元体系中化合物D1、D2和D3的性质。
（3分）(2)划分副三角形。
（2分）(3)判定各界线上的温降方向及界线的性质(转熔线上用双箭头表示)。
（4分）(4)判定无变量点性质，并写出冷却时无变点处的平衡反应式。
（5分）(5)分析M点熔体的析晶过程，并计算液相组成刚到析晶结束点的固液相的比例，固相中各固相的比例。
（6分）(6)说明组成为N点A-B-C混合物在平衡加热时最先在哪一点的温度出现液相？（1分）(7) 画出A-B二元系统示意相图,并标出各区域的平衡相组成。
（3分）3、判读如下三元相图（24分）(1)指出如下三元体系中化合物D的性质。
（2分）(2)划分副三角形及判定各界线上的温降方向。
（4分）(3) 判定各界线的性质。
（2分）(4) 判定无变量点性质，并写出液相组成在无变点处的反应式。
（3分）(5) 分析M点熔体的析晶过程，并计算液相组成刚到析晶结束点的固液相的比例，固相中各固相的比例。
（6分）(6) 说明组成为N点A-B-C混合物在平衡加热时最先在哪一点的温度出现液相？（2分）(7) 画出A-B二元系统示意相图,并标出各区域的平衡相组成。
（5分）4、下图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：（24分）(1)指出如下三元体系中化合物S的性质。
（2分）(2)划分副三角形及判定各界线上的温降方向。
【精品】材料科学基础习题及答案.doc
第一章材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、品格、品胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。
二、填空题1、材料的键合方式有四类，分别是（），（），（），（）。
2、金属原子的特点是最外层电子数（），且与原子核引力（），因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成（）。
3、我们把原子在物质内部呈（）排列的固体物质称为品体，品体物质具有以下三个特点，分别是（），（），（）。
4、三种常见的金属品格分别为（），（）和（）。
5、体心立方品格中，品胞原子数为（），原子半径与品格常数的关系为（），配位数是（）,致密度是（），密排品向为（），密排品面为（），品胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金属有（）。
6、面心立方晶格中，品胞原子数为（），原子半径与品格常数的关系为（），配位数是（）,致密度是（），密排品向为（），密排品面为（），品胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有面心立方品格的常见金属有（）。
7、密排六方品格中，品胞原子数为（），原子半径与品格常数的关系为（），配位数是（）,致密度是（），密排品向为（），密排品面为（），具有密排六方品格的常见金属有（）。
8、合金的相结构分为两大类，分别是（）和（）。
9、固溶体按照溶质原子在品格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（）和（）。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）11、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。
12、金属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（）、脆性（），因此在合金中不作为（）相，而是少量存在起到第二相（）作用。
13、C uZn、Cu5Zn8x Cu3Sn 的电子浓度分别为（），（），（）。
14、如果H M表示金属，用X表示非金属，间隙相的分子式可以写成如下四种形式，分别是（）, （）,（）,（）＜,15、F e,C的铁、碳原子比为（），碳的重量百分数为（），它是（）的主要强化相。
潘金生《材料科学基础》(修订版)(章节题库 相 图)【圣才出品】
第6章 相 图一、选择题1．在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于（）。
A．单相区中B．两相区中C．三相平衡水平线上【答案】B2．根据三元相图的垂直截面图，可以（）。
A．分析相成分的变化规律B．分析合金的凝固过程C．用杠杆法则计算各相的相对量【答案】B3．在CaO-Al2O3-SiO2系相图中有低共熔点8个、双升点7个、鞍形点9个，按相平衡规律该系统可划分成（）分三角形。
（鞍形点为界线与连线的交点）A．8个B．7个C．9个D．15个E．22个二、填空题图6-1是A-B-C三元系成分三角形的一部分，其中X合金的成分是______。
图6-1【答案】20％A-40％B-40％C三、判断题相图表示的是体系的热力学平衡状态。
（）【答案】√【解析】相图狭义上是用来表示相平衡系统的组成与一些参数（如温度、压力）之间关系的一种图；广义上是指在给定条件下体系中各相之间建立平衡后热力学变量强度变量的轨迹的集合表达。
相图表达的是平衡态，严格说是相平衡图。
1．结线答：结线是指两平衡相成分点之间的连线。
2．相图答：相图是描述各相平衡存在条件或共存关系的图解；也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
五、简答题1．图6-2为Fe-W-C三元系的液相面投影图。
写出1700℃、1200℃、1085℃的四相平衡反应式。
选择一个合金成分其组织在刚凝固完毕时只有三元共晶。
图6-2答：（1）各四相平衡反应式分别为：1700℃：L＋WC＋W→η；1200℃：L ＋η→WC＋γ；1085℃：L→γ＋WC ＋Fe 3C 。
（2）Ⅰ合金成分其组织在刚凝固完毕时只有三元共晶。
2．请在图6-3所示的Pb-Bi-Sn 相图中：（1）写出三相平衡和四相平衡反应式；（2）标出成分为5％Pb、65％Bi 与30％Sn 合金所在位置，写出该合金凝固结晶过程，画出并说明其在室温下的组织示意图。
图6-3答：（1）三相平衡反应式：E 2E 线：L→Bi＋Sn ；E 1E 线：L→Bi＋Pb ；E 点为四相平衡，其反应式为L→Bi＋Sn ＋Pb 。
石德珂《材料科学基础》配套题库-章节题库(材料的相结构及相图)【圣才出品】
第5章材料的相结构及相图一、选择题三元系统相图中，若存在有n条界线，则此系统相图中能连接出（）条连线。
A．3B．n－1C．nD．n＋1【答案】C【解析】三元系统相图中，存在几条界线就能在相图中连接出几条连线。
二、填空题1．Fe-Fe3C相图中含碳量小于______为钢，大于______为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由______和______两个基本相组成；奥氏体其晶体结构是______，合金平衡结晶时，奥氏体的最大含碳量是______；珠光体的含碳量是______；莱氏体的含碳量为______；在常温下，亚共析钢的平衡组织是______，过共析钢的平衡组织是______；Fe3CⅠ是从______中析出的，Fe3CⅡ是从______中析出的，Fe3CⅢ是从______中析出的，它们的含碳量为______。
【答案】2.11％C；2.11％C；铁素体（a）；渗碳体（Fe3C）；FCC；2.11％；0.77％；4.3％；铁素体和珠光体；珠光体和Fe3CⅡ；液相；奥氏体；铁素体；6.69％2．置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、______、电子浓度因素和______有关。
【答案】电负性；晶体结构三、判断题1．中间相只是包括那些位于相图中间且可以用一个分子式表示的化合物相。
（）【答案】×【解析】凡是位于相图中间的各种合金相结构都统称为中间相，这其中当然包括一个分子式表示的化合物相以及一些固溶体相。
2．三元相图中的三元无变量点都有可能成为析晶结束点。
（）【答案】×【解析】三元相图中三条界线的交点是三元无变量点，也是低共熔点，它的液相同时对三种晶相饱和。
低共熔点也是存在液相的最低温度点。
通过低共熔点平行于底面的平面称为固相面或结晶结束面。
固相面之下全部是固相。
四、名词解释1．中间相答：中间相是指合金中组元之间形成的、与纯组元结构不同的相。
在相图的中间区域。
2．间隙固溶体答：间隙固溶体是指若溶质原子比较小时可以进入溶剂晶格的间隙位置之中而不改变溶剂的晶格类型所形成的固溶体。
材料科学基础三元相图
三元相图（20分）
1．在图上划分副三角形、用箭头表示各条线上温度下降方向及界线的性质（4分）。
2．判断化合物D、S的性质（2分）。
3．写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式（4分）。
4．组成点1在完全平衡条件下冷却得到的晶体是什么（2分）。
5．写出组成点2在完全平衡条件下的冷却结晶过程（4分）写出当液相组成点刚刚到达对应无变量点和结晶结束时各物质的百分含量（4分）（注意：用线段比表示时，必须在图上用字母标明。
）
相图：（20分）根据相图回答下列问题：
1．在图上划分副三角形、用箭头表示各条线上温度下降方向及界线的性质；4分2．判断化合物D、F的性质；2分3．写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4分4．写出组成点1在完全平衡条件下的冷却结晶过程；3分5．写出组成点2在完全平衡条件下，当液相组成点刚刚到达
对应无变量点时，各物质的百分含量（用线段比表示）。
5分
6写出组成点2在析晶结束时各物质的百分含量
（用线段比表示）2分。
注意：图上画线，标明，用线段比表示
时，必须在图上用字母标明。
材料科学基础-三元相图习题
Mg→ α θ ET
S
P1
Q T
P2
Eu β
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
γ
2013-6-17
1、根据下图，指出成分位于△mEp中(不在边、角处)的合金在 室温下可能有哪几种组织，并画出相应的冷却曲线的示意图。
答案 可能出现的组织： （1）
答案 可能出现的组织： （2）
答案 可能出现的组织： （3）
2、在所示的三元相图的垂直截面中写出三个四相平衡反应的反应 式
成分Ⅱ的合金冷却时首先结晶出Mg5Al8，随后发生L → MnAl3+Mg5Al8的两相共晶(相关的两个相在↓两边)。 合金继续冷却,剩余液相成分达到P 点，经过第一个四相平面，发生L+ MnAl3→MnAl4+ Mg5Al8四相反应，
反应后余下L+MnAl4+ Mg5Al8三相，再冷却经过第 二个四相平面，发生L → Al+MnAl4+Mg5Al8四相反应， 最后进入Al+MnAl4+Mg5Al8 三相区直至室温。
8.8、三元相图分析实例
/course/course/17/build/lesson5_6.htm
例1 Fe-C-Si相图
两个垂直截面，含硅量分别是2.4%和4.8%，不含四相平衡反应
1、Si量升高时，共晶点和g相的含C最大值点左移 2、从图可确定三相平衡反应的类型是共晶型。 (上邻L，下邻γ+C)
作近似连线acb可求相对量。
Fe p363图8.34（a）
2013-6-17
γ
a o
c
α
Cr
练习：图4-41是Fe-C-N系在565℃ 下的等温截面图。 (1) 请填充相区； (2) 写出45号钢氮化时的渗层组织。
材料科学基础4相图-作业习题_图文
A
30 50
B
二元相图习题
7.已知和渗碳体相平衡的α-Fe固溶度方程为： C=2.55exp(-11.3×103/RT) (%,质量) 设想碳在奥氏体中的溶解度方程也呈类似类型，试根据 铁碳相图列出该方程。（江苏大学，2005年，16分）
C=Aexp(-Q/RT)
C=22.3exp(-2.8×103/RT)
二元相图习题
1.画出Fe-Fe3C相图，填写各区的组织组成物。（6分） 2.分析含碳0.65%（2005年为0.4%）的铁碳合金的平衡结晶过 程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。（8分） 3.用杠杆定律计算该合金在室温时的组织组成物和相组成物的 量。（8分） （合肥工业大学，2004年，2005年）
二元相图习题
4. 如图所示为Cu-Sn合金 相图， Cu-0.1Sn合金液体置于内 腔为长棒形的模子内，采 用顺序结晶方式，并假设 液相内完全混合，固/液界 面为平直状，且固相中无 扩散，液相线与固相线为 直线，试分析计算从液相 中直接结晶的α相与γ相的 区域占试棒全长的百分数 。
二元相图习题
第七节 相图的热力学解释
1000
700
500
A 25 50
B
二元相图习题
3. 已知A（熔点600℃）与B（熔点500 ℃ ）在液态无限 互溶，固态时A在B中的最大固溶度（质量分数）为 0.30A，室温时为0.10A；但B在固态和室温均不溶于A。 在300 ℃时，含B 0.4的液态合金发生共晶反应。绘出AB合金相图。分析含A 0.20的合金在室温下组织组成物和 相组成的相对含量。
二元相图习题
8. 一块碳钢在平衡冷却条件下，显微组织中含有50%珠 光体和50%铁素体，问： 1.此合金中碳浓度为多少？（5分） 2.若合金加热到730 ℃，在平衡条件下将获得什么显微 组织？（5分） 3.若合金加热到850 ℃，又将得到什么显微组织？（5分 ） （江苏大学，2004年）
东南大学《材料科学基础ii》三元相图习题1.doc
1.根据所示的三元相图综合投影图，用热分析曲线表示图中成分为M和N的材料在平衡冷却过程中发生的组织转变。
2.已知A-B-C三种元素在液态无限互溶，而在固态有限互溶，三元系在固态只含a、（3、Y三个相。
A、B、C的熔点分别为900°C、1200°C和1000°Co系统在下列温度和成分处有恒温反应：温度°CL aA B C A B C1100 35 651000 70 30 50 50950 45 20 35 50 40 10 800 50 50 80 20温度°CP YA B C A B C1100 93 7 55 45 1000 10 90950 12 80 8 10 45 45 800 30 70各相的溶解度为:固溶体溶解度945°C 室温a 50%A-40%B-10%C 60%A-35%B-5%C p 12%A-80%B-8%C 3%A・95%B-2%C Y 10%A-45%B-45%C 5%A・40%B・55%C组成三元相图的三个二元系的相在室温下溶解度为请根据上述条件解决以下问题：（1）画出系统的综合投影图；（2）说明每个恒温反应的类型；（3）画出成分为30%A.55%B.15%C的合金凝固过程的热分析曲线，并计算该合金在945°C时各相的相对百分数；（4）画出成分为20%A-35%B-45%C合金凝固过程的热分析曲线。
组成三元相图的三个二元系的相在室温下溶解度为请根据上述条件解决以下问题：（1）画出系统的综合投影图；（2）说明每个恒温反应的类型；（3）画出成分为30%A.55%B.15%C的合金凝固过程的热分析曲线，并计算该合金在945°C时各相的相对百分数；（4）画出成分为20%A-35%B-45%C合金凝固过程的热分析曲线。
材料科学基础习题1
1. 固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：(a) 成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分；(b) 若首先凝固出来的固体成分含60%B，合金的成分为多少？(c) 成分为70%B的合金最后凝固的液体成分；(d) 合金成分为50%B，凝固到某温度时液相含有40%B，固体含有80%B，此时液体和固体各占多少分数？答案2.指出下列相图中的错误，并加以改正。
答案3. Mg-Ni系的一个共晶反应为507℃L(23.5Wt.%Ni) α(纯镁)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)设C1为亚共晶合金，C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等，但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。
答案4.组元A和B在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与A、B不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据：子量A=28，B=24）。
（b）100kg的含20wt.%B的合金在800℃平衡冷却到室温，最多能分离出多少纯A。
答案5. Mg-Ni系的一个共晶反应为507℃L(23.5Wt.%Ni) α(纯镁)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)设C1为亚共晶合金，C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的重量分数相等，但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。
答案6. 假定我们在SiO2中加入10at%的Na2O，请计算氧与硅之比值。
如果O:Si≤2.5是玻璃化趋势的判据，则形成玻璃化的最大Na2O是多少？答案7. 一种由SiO2-45%Al2O3(wt%)构成的耐高温材料被用来盛装熔融态的钢（1600℃）。
(a)在此情况下有多少百分率的耐热材料会熔化？（共晶成分10wt%Al2O3）(b)选用该耐高温材料是否正确？（实际使用，液相不能超过20%）答案8.根据所示的CaO-ZrO2相图，做下列工作：（a）写出所有的三相恒温转变（b）计算4wt%CaO-ZrO2陶瓷在室温时为单斜ZrO2固溶体(Monoclinic ZrO2 SS)和立方ZrO2固溶体(Cubic ZrO2 SS)的相对量(用mol%表示)。
材料科学基础07-相图-1
Invariant：无变量点
11
The Eutectic Reaction
Disappear：消失
•When the composition falls within A and B, the final liquid disappears at the eutectic point •If the composition is outside of A and B, the final liquid doesn‟t disappear at the eutectic point
液相线: liquidus 固相线: solidus 最低共熔点: eutectic point
6
Definitions of Phase Diagrams
•MgOss represents a MgO-rich solid solution with CaO as the solute •Similarly, CaOss represents a CaO-rich solid solution with MgO as the solute
• Single Phase Region
– Composition = overall composition
Overall (总) composition = C0
• Two Phase Region
– Draw a horizontal line at temperature of interest – “tie line” – Intersection of the tie line and phase boundaries gives composition Horizontal: 水平的 Intersection: 交叉点
材料科学基础二元相图01.答案
24
25
26
27
28
29
30
7.3 二元相图分析
7.3.1 匀晶相图和固溶体凝固
匀晶转变
Lα
液相线
L (单相区) L+α
由液相结晶出单相固溶体的过程
TB
匀晶相图及特点
表示匀晶转变的相图 在固态、液态无限互溶
TA
两相区 固相线
α (单相区)
匀晶反应的条件
具有相同的晶体结构 原子半径接 近 (相差不超过15％) 相同的原子价 相似的电负性
38
问答题： 从结晶条件和过程分析，纯金属和单相固溶体合金结晶时的 异同点？
①
相同点：基本过程：形核－长大；
热力学条件：⊿T>0； 能量条件：能量起伏； 结构条件：结构起伏。
② 不同点：合金在一个温度范围内结晶
合金结晶是选分结晶：需成分起伏。
39
例题：图1为一匀晶相图，试根据相图确定：
(1)计算wB = 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wB = 60 %，合金的成分为多少？ (3)成分为wB = 70%的合金最后凝固时的液体成分为多少？ (4)若合金成分为wB = 60 %，凝固到某温度时液相成分wB = 40 %，固相 成分为wB = 85%，此时液相和固相的相对量各为多少？
A
B
只发生 匀晶转变的二元合金： Cu-Ni， Au-Ag， Au-Pt等； 二元陶瓷：NiO-CoO, CoO-MgO, NiO-MgO等
特殊匀晶相图：
L
L
α
A B A
α
如：Cu-Au
如：Pb-Tl
B
★ ∵
极点处结晶在恒温下进行，自由度为0，而不是1。 xL = xα 增加了一个约束条件
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(三元相图)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库第8章三元相图一、选择题在三元相图中，常用的成分三角形是（）。
A．等边三角形B．直角三角形C．等腰三角形【答案】A【解析】根据相律，在恒温恒压下可以用平面图形来表示体系的状态与组成之间的关系，即三元相图。
在三元相图中，通常用等边三角形来表示各组分的浓度。
二、简答题1．图8-1为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请回答下列问题：（1）指出三个液相面的投影区；（2）指出e3E线和E点表示的意义；（3）分析合金N的平衡结晶过程。
图8-1答：（1）三个液相面的投影区分别为：Ae1Ee3A、Be2Ee1B、Ce3Ee2C。
（2）e3E线：α与γ的共晶线；E点：三元（四相）共晶点。
（3）N点合金的平衡结晶过程：L→L→γ→L→β＋γ→L→α＋β＋γ2．图8-2是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：（1）在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；（2）判断化合物D、M的性质；（3）写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式。
图8-2答：（1）如图8-3所示。
图8-3（2）D的性质：一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M的性质：不一致熔融三元化合物。
（3）E1，单转熔点，L＋A↔C＋M；E2，低共熔点，L↔C＋B＋M；E3，单转熔点，L ＋A↔B＋M；E4，过渡点，D L↔A＋B。
3．三组元A，B和C的熔点分别是1000℃，900℃和750℃，三组元在液相和固相都完全互溶，并从三个二元系相图上获得下列数据。
图8-4表8-1（1）在投影图上作出950℃和850℃的液相线投影。
（2）在投影图上作出950℃和850℃的固相线投影。
（3）画出从A组元角连接到BC中点的垂直截面图。
答：（1）根据已知条件分别作AB，AC和BC二元相图，并假设液相线和固相线是光滑的，然后在三个二元相图上作950℃的割线，可在AB二元相图上得到与液相线相交点的B，A的质量分数约为70%，30%，在AC二元相图上与液相线相交点的C，A的质量分数约为35%，65%，而在BC相图上则不与液相线相交。
gci材料科学基础（附答案）ksf
第七章三元相图一、选择题1．在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及_A__。
A 单相区B两相区C三相区D四相区2．根据三元相图的垂直截面图。
可以_B_ __。
A分析相成分的变化规律B分析合金的凝固过程C用杠杆法则计算各相的相对量D用重心法则计算各相的相对量。
3．在三元相图的两相共存区，系统的自由度数为__B_。
A 1B 2C 0D 34．在三元相图的三相共存区，系统的自由度数为_A_。
A 1B 2C 0D 35.三元系最多存在___C___相平衡。
A. 2B. 3C. 4D. 5二、判断题1.在热力学平衡条件下，三元系统最多４相平衡共存。
√2.三元相图的垂直截面的两相区内杠杆定律不适用。
×3.三元相图的垂直截面可确定合金相成分和量的变化。
×4.在三元相图的三相共存区，系统的自由度数为0。
×5.在三元相图的四相共存区，系统的自由度数为0。
√6.三元相图的垂直截面可应用杠杆定律确定平衡相的成分和相对量。
×7.三元相图的水平截面虽然可以确定合金的相组成，但不能确定平衡相的成分和相对量。
×8.三元相图的投影图可分析合金的结晶过程，并确定合金相与组织的相对量。
√第八章铁碳合金与铁碳合金相图一、判断题1.在Fe-Fe3C系合金中，只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳体存在。
×2.凡是碳钢的平衡结晶过程都具有共析转变，而没有共晶转变；相反，对于铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。
×3.无论何种成分的碳钢，随着碳含量的增加，组织中铁素体相对量减少，而珠光体相对量增加。
×4.在退火状态下，随含碳量增加，钢的强度总是提高的。
×5.在退火状态下，随含碳量增加，钢的硬度总是提高的。
√6.在优质钢中，S、P元素总是有害元素。
（√）7.亚共析钢和过共析钢室温相组成物都是α和Fe3C。
√8.P元素将造成材料冷脆，S元素将导致热脆。
章节练习及参考答案-第四章相图
第四章 相图 练习题1.在Al-Mg 合金中，x Mg ，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为，Al 为26.98)。
2．已知Al-Cu 相图中，K ＝，m ＝。
若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∆GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max最大过冷度离液—固界面的距离为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率； w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度； D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+⇔w w L NiNi 纯℃α设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =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合金中α总量的倍，试计算C 1和C 2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质；(2)各区域的组织组成物；(3)分析合金I，II的冷却过程；(4)合金工，II室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000℃和700℃，含wB的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。
和26.7%的(α+β)共晶组成。
而wB＝的合金在500℃时的组织由40%的先共晶α和60%的(α+β)共晶组成，并且此合金的α总量为50%7．图4-31为Pb-Sb相图。
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最新材料科学基础相图习题(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，此时液相和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 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和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和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 的相和组织是什么，并计算出相和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（Gibbs ）自由能-成分曲线的特点?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，此时液相和固相的相对量各为多少?第1题答案(a) (b)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和C 2的成分。
第2题答案3．根据A-B 二元相图(1) 写出图中的液相线、固相线、α和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 的相和组织是什么，并计算出相和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？第4题答案：第4题： 5．指出下列相图中的错误：第5题答案：(a): α、γ相区间应有两相区。
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”。
(c): 纯组元A 在1个温度范围内结晶，这是违反相律的。
(d): 二元系中三相平衡时，3个相都必须有确定的成分。
图中液相上的成分是范围，这是错误的。
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：7．组元A 和B 的熔点分别为700℃和500℃，在液态完全互溶，在固态部分互溶形成α和β固溶体，其最大溶解度分别为为5％B 和25％A （重量），在零度时溶解度则为2％B(a) (b)和5％A（重量）。
两金属形成熔点为750℃的A2B化合物，A和B的原子量分别为30和50。
在450℃和320℃分别发生液体成分为22％B和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和成分。
（2）如果希望得到A2B化合物与β共晶组织加上5％的β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、能量条件和结构条件。
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、重结晶和再结晶都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和化学变化。
烧成的含义包括的范围广，烧结只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、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
液相烧结：有液相参加的烧结过程。
2、详细说明外加剂对烧结的影响?答：（1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元移动而促进烧结；（2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结；（3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结；（4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结；（5）外加剂起扩大烧结范围的作用。
3、简述烧结过程的推动力是什么?答：能量差，压力差，空位差。
4、说明影响烧结的因素？答：（1）粉末的粒度。
细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速；（2）外加剂的作用。
在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。
（3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。
（4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。
（5）气氛的影响：氧化，还原，中性。
（6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。
5、在扩散传质的烧结过程中，使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧结？说明原因。
答：在扩散传质的烧结过程中，系统内不同部位（颈部、颗粒接触点、颗粒内部）空位浓度不同，导致原子或质点由颗粒接触点向颈部迁移，填充到气孔中。
因此使坯体致密化的推动力是空位浓度差。
对于扩散传质：（1）控制原料的起始粒度非常重要，颗粒细小的原料可促进烧结，因为颈部增长速率x/r与原料起始粒度r的3/5次方成反比；（2）温度对烧结过程有决定性作用，扩散系数与温度呈指数关系，因此提高温度可加速烧结。
6、固相烧结与液相烧结的主要传质方式？固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？答：固相烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质和扩散传质，液相烧结的主要传质方式有溶解-沉淀传质和流动传质。
固相烧结与液相烧结的共同点是烧结的推动力都是表面能；烧结过程都是由颗粒重排、物质传递与气孔充填、晶粒生长等阶段组成。
不同点是：由于流动传质比扩散传质速度快，因而致密化速率高；固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、气氛成型压力等因素有关，液相烧结与液相数量、液相性质、液-固润湿情况、固相在液相中的溶解度等有关。
7、氧化铝烧结到接近理论密度时，可使可见光几乎透过100％，用它来装钠蒸气（在超过大气压的压力下）作为路灯。
为通过烧结实现这一点，请你列出研究方案。
答：制备透明氧化铝陶瓷的主要技术措施是：（1）采用高纯氧化铝原料，Al2O3>99.9%，无杂质和玻璃相；（2）添加0.1～0.5%MgO，在晶粒表面生成镁铝尖晶石，降低晶界移动速度，抑制晶粒生长；（3）在氢气或真空中烧结，促进气孔扩散；（4）采用热压烧结，提高制品致密度。
8、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力，并比较两者之大小。
答：烧结推动力是粉状物料的表面能（γsv）大于多晶烧结体的晶界能（γgb），即γsv>γgb。
生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差，使界面向晶界曲率半径小的晶粒中心推进。
烧结的推动力较大，约为4~20J/g。
晶粒生长的推动力较小，约为0.4~2J/g，因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍。
9、99％A12O3瓷的烧结实验测得在1350℃烧结时间为10min时，收缩率ΔL／L为4%；烧结时间为45min，收缩率为7.3%。
试求这种氧化铝瓷烧结的主要传质方式是哪一种？答：Al2O3瓷烧结的主要传质方式是扩散传质。
10、烧结推动力是什么? 它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机理?解: 烧结的推动力从广义上讲是化学位移梯度，具体的是系统的表面能；主要以流动传质，扩散传质，气象传质，溶解- 沉淀方式推动物质迁移。
其中：固相烧结中传质机理：（1）流动传质（2）扩散传质（2）气相传质。