材料成型原理第四章答案(已修改)
2025-07-01 18:19 本頁面
【正文】 第四章 1． 何謂結(jié)晶過程中的溶質(zhì)再分配?它是否僅由平衡分配系數(shù)K0所決定?當相圖上的液相線和固相線皆為直線時，試證明K0為一常數(shù)。答：結(jié)晶過程中的溶質(zhì)再分配：是指在結(jié)晶過程中溶質(zhì)在液、固兩相重新分布的現(xiàn)象。 溶質(zhì)再分配不僅由平衡分配系數(shù)K0決定 ，還受自身擴散性質(zhì)的制約，液相中的對流強弱等因素也將影響溶質(zhì)再分配。 當相圖上的液相線和固相線皆為直線時K0為一常數(shù)，證明如下：如右圖所示：液相線及固相線為直線，假設(shè)其斜率分別為mL及mS，雖然C、C隨溫度變化有不同值，但==常數(shù)，此時，K0與溫度及濃度無關(guān)，所以，當液相線和固相線為直線時，不同溫度和濃度下K0為定值。 2． 某二元合金相圖如右所示。合金液成分為CB=40%，置于長瓷舟中并從左端開始凝固。溫度梯度大到足以使固液界面保持平面生長。假設(shè)固相無擴散，液相均勻混合。試求：①α相與液相之間的平衡分配系數(shù)K0；②凝固后共晶體的數(shù)量占試棒長度的百分之幾?③凝固后的試棒中溶質(zhì)B的濃度沿試棒長度的分布曲線。 圖 443 二元合金相圖解：（1）平衡分配系數(shù)K0 的求解：由于液相線及固相線均為直線不同溫度和濃度下K0為定值，所以：如右圖， 當T=500℃時， K0 ===K0即為所求 α相與液相之間的 平衡分配系數(shù). （2）凝固后共晶體的數(shù)量占試棒長度的百分數(shù)的計算: 由固相無擴散液相均勻混合下溶質(zhì)再分配的正常偏析方程 代入已知的= 60％ , K0 = , C0= CB=40% 可求出此時的= ％由于T=500℃為共晶轉(zhuǎn)變溫度,所以此時殘留的液相最終都將轉(zhuǎn)變?yōu)楣簿ЫM織,％. （3）凝固后的試棒中溶質(zhì)B的濃度沿試棒長度的分布曲線 (并注明各特征成分及其位置)如下: 60%30%20%56%3． 在固相無擴散而液相僅有擴散凝固條件下，分析凝固速變大（R1→R2，且R2＞R1）時，固相成分的變化情況，以及溶質(zhì)富集層的變化情況。答：在固相無擴散而液相僅有擴散條件下凝固速度變大時 （1）固相成分將發(fā)生下列變化： R2＞R1當凝固速度增大時，固液界面前沿的液相R1 R2 和固相都將經(jīng)歷：穩(wěn)定態(tài)→ 不穩(wěn)定態(tài)→穩(wěn)定態(tài)的過程。如右圖所示，當R2＞R1時在新、舊穩(wěn)定狀態(tài)之間，CS＞C0。重新恢復到穩(wěn)定時，CS又回到C0。R2上升越多，越大， 不穩(wěn)定區(qū)內(nèi)CS越高。R2＞R1 （2）溶質(zhì)富集層的變化情況如下：在其它條件不變的情況下，R越大，在固液界面前沿溶質(zhì)富集越嚴重，曲線越陡峭。 如右圖所示。R2越大， 富集層高度ΔC越大，過渡區(qū)時間（Δt）越長，過渡區(qū)間也就越寬。 在新的穩(wěn)定狀態(tài)下，富集區(qū)的
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