中南大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案-展示頁
2025-01-24 00:11本頁面
【正文】 %(重量)的合金在平衡冷卻時(shí)的相變過程：L－γ；855℃，L＋γ－β，包晶反應(yīng)；L－β；640℃，L－Al＋β，共晶反應(yīng)；室溫下相組成為Al＋β，,β=1Al%=%。水平線代表三相區(qū)，見3）中的恒溫反應(yīng)式。2 問答1 解答： 1）見圖中標(biāo)注。7 ， 1 。第四章 二元合金相圖與合金凝固一、填空1. 成分2. 光滑界面 ,粗糙界面3. 垂直長大機(jī)制，二維平面長大 , 依靠晶體缺陷長大4 枝晶 ，均勻化退火 5 平直狀 ， 樹枝 。雜質(zhì)顆粒的晶體結(jié)構(gòu)與晶核相同或相近時(shí)，促進(jìn)形核效果好，當(dāng)兩者結(jié)構(gòu)不相同時(shí)，一般對(duì)促進(jìn)形核效果差或不促進(jìn)形核。θ180176。形核功為0，固相粒子促進(jìn)形核效果最好；潤濕角θ＝180176。冷卻快一般過冷度大，使形核半徑、形核功減少，形核過程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化，冷卻非?？鞎r(shí)可以得到非晶，在一般工業(yè)條件下快速冷卻可以得到亞穩(wěn)相。金屬形核和長大都需要過冷，過冷度增大通常使形核半徑、形核功減少，形核過程容易，形核率增加，晶粒細(xì)化。過冷度ΔT指Tm與Tn的差值。4 解答： 在金屬凝固時(shí)，可以近似認(rèn)為LM=vHm,根據(jù)均勻形核時(shí)臨界晶核半徑rK與過冷度vT關(guān)系為，可以計(jì)算得到r＝10－7cm＝。形核率與過冷度的關(guān)系為： ，其中N為形核率，C為常數(shù)，ΔGA、ΔGk分別表示形核時(shí)原子擴(kuò)散激活能和臨界形核功。3 解答： 液態(tài)金屬結(jié)晶時(shí)，均勻形核時(shí)臨界晶核半徑rK與過冷度vT關(guān)系為，臨界形核功vGK等于。細(xì)化晶粒的基本途徑可以通過加大過冷度，加入形核劑，振動(dòng)或攪拌。5. 快速冷卻。3 晶核長大時(shí)固液界面的過冷度。第三章 純金屬的凝固1. 填空1. 結(jié)構(gòu)和能量。氫，氮，碳，硼在gFe 中也是形成間隙固溶體，其固溶度大于在aFe中的固溶度，氫，氮，碳，硼處于gFe的八面體間隙中心。B原子較大，有時(shí)以置換方式溶入aFe。氫，氮，碳，硼由于與aFe的尺寸差別較大，在aFe中形成間隙固溶體，固溶度很小。6） 溶質(zhì)原子溶入點(diǎn)陣原子溶入溶劑點(diǎn)陣間隙中形成的固溶體。4） 置換固溶體 和間隙固溶體 。第二章 合金相結(jié)構(gòu)一、 填空1） 提高，降低，變差，變大。則（100）平面的面積S＝a2＝012mm2，每個(gè)（100）面上的原子個(gè)數(shù)為2?？梢郧蟮茫╤kl）＝（112）。3. FCC ， BCC ，減少 ，降低 ，膨脹 ，收縮 。第一章 原子排列與晶體結(jié)構(gòu)1. [110]， (111)， ABCABC…， ， 12 , 4 ， ； [111]， (110) , , 8 , 2 ， ； ， (0001) ， ABAB ， ， 12 ， 6 ， 。2. ， 4 ， 8 。4. 解答：見圖1－15. 解答：設(shè)所決定的晶面為（hkl），晶面指數(shù)與面上的直線[uvw]之間有hu+kv+lw=0，故有：h+kl=0,2hl=0。6 解答：Pb為fcc結(jié)構(gòu)，原子半徑R與點(diǎn)陣常數(shù)a的關(guān)系為，故可求得a＝106mm。所以1 mm2上的原子個(gè)數(shù)＝1012。2） （1）晶體結(jié)構(gòu)；（2）元素之間電負(fù)性差；（3）電子濃度 ；（4）元素之間尺寸差別3） 存在溶質(zhì)原子偏聚 和短程有序 。5） 提高 ，降低 ，降低 。二、 問答 解答： aFe 為bcc結(jié)構(gòu)，致密度雖然較小，但是它的間隙數(shù)目多且分散，間隙半徑很小，即R＝，即R＝。aFe的八面體間隙的[110]方向R= Ra，間隙元素溶入時(shí)只引起一個(gè)方向上的點(diǎn)陣畸變，故多數(shù)處于aFe的八面體間隙中心。 由于gFe為fcc結(jié)構(gòu)，間隙數(shù)目少，間隙半徑大， Ra，即R＝， Ra，即R＝。簡答：異類原子之間的結(jié)合力大于同類原子之間結(jié)合力；合金成分符合一定化學(xué)式；低于臨界溫度（有序化溫度）。2 表面，體積自由能 ,。4 減少，越大，細(xì)小。二、 問答1 解答： 凝固的基本過程為形核和長大，形核需要能量和結(jié)構(gòu)條件，形核和長大需要過冷度。2 解答： 根據(jù)金屬結(jié)晶過程的形核和長大理論以及鑄錠的散熱過程，可以得出通常鑄錠組織的特點(diǎn)為最外層為細(xì)小等軸晶，靠內(nèi)為柱狀晶，最內(nèi)層為粗大等軸晶。異質(zhì)形核時(shí)固相質(zhì)點(diǎn)可作為晶核長大，其臨界形核功較小，θ為液相與非均勻形核核心的潤濕角。在通常工業(yè)凝固條件下形核率隨過冷度增大而增大。5： 解答： 過冷是指金屬結(jié)晶時(shí)實(shí)際結(jié)晶溫度Tn比理論結(jié)晶溫度Tm低的現(xiàn)象。動(dòng)態(tài)過冷度指晶核長大時(shí)的過冷度。6 解答： 冷卻速度極大影響金屬凝固后的組織。 解答： 純金屬凝固時(shí)潤濕角θ＝0176。異質(zhì)形核功等于均勻形核功，固相粒子對(duì)形核無促進(jìn)作用；潤濕角0176。形核功比均勻形核的形核功小，θ越小，固相粒子促進(jìn)形核效果越好。雜質(zhì)粒子的表面成凹形時(shí)，促進(jìn)形核效果好，成平面狀時(shí)次之，凸形時(shí)最差。6. _偽共晶_。8. 共晶 ， 熔晶 ， 偏析 ，包析9 % ， % ； P 和 Fe3C ； FCC， 間隙 ， 間隙固溶體 ， BCC ， % ； ， 珠光體 和 滲碳體 ； % ； P+F， P+Fe3C ， Ld ， A+ Fe3C ， P+Fe3C +Fe3CII ， 液相 ， A ， F ， ， 硬、脆 ， P 。兩相區(qū)由相鄰的兩個(gè)單相區(qū)所構(gòu)成。2）穩(wěn)定化合物為δ、ε，不穩(wěn)定化合物為β、γ。室溫下組織組成為β+(Al＋β)共晶，(Al＋β)共晶=1β%=%。6）X合金平衡凝固完畢時(shí)的組織a初晶占80%，則(a+b)共晶＝20％，設(shè)此合金中Ni組元的含量是X，,可以求得X＝%。2 解答： 1）a相晶體結(jié)構(gòu)與Cu的結(jié)構(gòu)保持一致，為fcc結(jié)構(gòu)；2）共晶反應(yīng)前的平衡分配系數(shù)；3) %Sn合金在正常條件下凝固后，由于固相平均成分線相對(duì)于固相線下移，在合金凝固過程中剩余少量液相出現(xiàn)非平衡結(jié)晶，發(fā)生包晶反應(yīng)而出現(xiàn)少量b相。4）Cu70%Sn合金平衡凝固過程為L－ε，+—，L—η，—+（Sn），η－共晶反應(yīng)剛完畢時(shí)相組成物為η+（Sn），組織組成物為η+（η+Sn）共晶。5）合金在450℃時(shí)各相自由能成分曲線示意圖如圖所示。相圖中各等溫反應(yīng)如下：935℃：L+β（Y）—ε；780℃：L+ε—δ；776℃：β（Y）—ε＋α（Y）；635℃：L+ε—γ； 557℃：L—（Mg）＋γ。2）Mg為hcp結(jié)構(gòu)，因?yàn)閞＝a/2，一個(gè)hcp晶胞中有6個(gè)原子，設(shè)，則致密度為3）提高合金K強(qiáng)度的可能方法有細(xì)化晶粒，加工硬化。4 解答： 相同點(diǎn)：均需要形核與長大，形核要滿足一定熱力學(xué)條件，形成一定臨界
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