最新材料科学基础相图习题

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。