材料科學基礎a習題答案第5章[1](參考版)
2025-06-22 17:15本頁面
【正文】 請寫出以下三元共晶相圖投影圖中合金O從高溫冷卻至室溫過程中組織組成物的變化。請利用所學知識提出設計金屬釬料成分的簡單思路。由于金屬的熔點較高，凝固時釋放的結晶熱很可能通過引線傳導至電子元件內部而燒壞元件。試分析其原因。這是因為加熱至溫度T1時，合金①和合金②相比，合金②中存在第二相粒子，其可阻礙晶界的遷移，即阻礙晶粒的長大，故合金①的晶粒更易長大。α+β227。因為凝固時，合金②中結晶固相與對應液相的溶質濃度差較合金①更大，使合金②中先凝固的固相與后凝固固相的溶質成分差更大，從而晶內偏析更嚴重。因為合金①中溶質原子的含量較合金②低，故其中溶質原子對位錯滑移釘扎的效果不如合金②，故其塑性更好。因為晶核的形成與原子的擴散有關，當過冷度過大時，原子的擴散被抑制，使得晶核難以形成。1為什么要嚴格控制鋼中硫和磷的含量？答：硫的存在易使鋼產生熱脆，磷的存在易使鋼產生冷脆，故要嚴格控制鋼中硫和磷的含量。1含碳量對鋼中珠光體的量有何影響，在基體組織相同的前提下，鋼中珠光體的量對鋼的屈服強度有何影響？答：在亞共析鋼中，隨含碳量增加，珠光體的量增加，在過共析鋼中，隨含碳量增加，珠光體的量減少。網狀滲碳體使鋼變脆，可用正火的方法（即使其從共析溫度以上快冷至共析溫度以下）消除。因為降低凝固速度，可使固/液界面前沿液相中的成分不均勻因溶質原子更長時間的擴散而得以減輕，從而減輕成分過冷，使得樹枝狀晶組織得到抑制。BALα①②液相線固相線對于下列相圖中的合金①和合金②，哪一種在凝固時易于形成樹枝狀晶組織，為什么？ 為了減輕樹枝狀晶組織，應提高凝固速度還是應降低凝固速度，為什么？ 答：由于發(fā)生凝固時，合金②中結晶固相與對應液相的溶質濃度差較合金①更大，使得結晶固相向固/液界面前沿液相中排出的溶質原子更多，固/液界面前沿液相中更易出現(xiàn)因溶質原子富集造成的成分不均勻分布，更易出現(xiàn)成分過冷，故合金②在凝固時更易形成樹枝狀晶組織。（3）合金①在冷卻過程中的組織組成物變化為：L→L+α→L+(δ+ε)→(δ+ε)+ δⅡ（4）合金①在降溫到達共晶溫度且尚未發(fā)生共晶轉變時的液相百分含量為ab/ac，共晶轉變剛結束時，共晶組織中ε相的百分含量為ac/ad，故此時合金中ε相的百分含量為（ab/ac）（ac/ad）。答：（1）相圖中存在的化合物為δ和ε，δ為不穩(wěn)定化合物，ε為穩(wěn)定化合物。（3）寫出合金①在冷卻過程中的組織組成物變化。Lαεβδ①abcd簡要回答下列問題（1）請指出相圖中所存在的化合物相及其類型（穩(wěn)定或不穩(wěn)定化合物）。合金凝固時，在正的溫度梯度下是否可以形成樹枝狀晶，為什么？答：合金凝固時，在正的溫度梯度下可以形成樹枝狀晶。和600C176。之間？又二者形成的合金熔點有否可能低于600C176。若二者形成一種固溶體合金，問當該合金為何種類型合金時，其熔點可在900C176。A、B兩組元的熔點分別為900C176。在三元合金中存在三相共晶轉變和四相共晶轉變。非平衡凝固時，結晶形成的晶粒中原子不能充分擴散，使得先結晶的晶粒中心部位含高熔點組元的濃度高于晶粒中后結晶部位的高熔點組元的濃度，從而形成晶內偏析。為了保證金屬引線與線路板上金屬線路焊接的可靠性，往往在引線和金屬線路上涂抹焊膏。觀察發(fā)現(xiàn)鑄件表層存在一層由很細金屬晶粒組成的薄層，而薄層下的金屬晶粒則相對較粗大。在負的溫度梯度下，純金屬晶體以樹枝狀方式向液相中長大，這是因為固/液界面上的任何固相凸起都將導致凸起前沿液相中的結晶過冷度增大，使凸起生長增速，從而形成樹枝狀生長。何謂有效過冷度？答：（見教材）何謂凝固時正的溫度梯度和負的溫度梯度？在正的溫度梯度和負的溫度梯度下，純金屬晶體分別以何種方式向液相中推移長大，為什么？答：凝固時，在液相中，若離固/液界面越遠，溫度越高，則為正的溫度梯度，否則為負的溫度梯度。問當向液態(tài)金屬中加入的固體顆粒形核劑分別為金屬顆粒和陶瓷顆粒時，加入哪種形核劑對提高結晶形核率的效果更好，為什么？答：向液態(tài)金屬中加入金屬顆粒形核劑對提高形核率的效果更好。對于相同的臨界晶核半徑和潤濕角，當液相金屬附著于下凹表面形核時所需的晶核原子數(shù)較液相金
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