浙大材料科学基础Ⅱ作业1

第一章作业1. 图1-1示意表示出生成一个不一致熔融化合物AmBn和形成固溶体SB(A)的二元系统，试完成此相图的草图。解答：如右上图所示。2. 对于图1-2所示的相图，试进行：（1）标出初晶区；（2）画出温度下降方向；（3）确定相界线性质；（4）确定无变量点性质；（5）分析1，2，3点的结晶过程。解答：1) 如右上图所示；2) 如右上图所示；3) 相界限：e1：低共熔线， LB+ AmBn；e2：低共熔线， LB+C；：低共熔线， LC+ AmBn ；3：低共熔线， LC+ A； Pp：转熔线， L+AAmBn ；4) 无变量点：E为低共熔点L=B+C+S；P为单转熔点L+A=C+S；e1：二元低共熔点LA+B； e2：二元低共熔点LC+B； e3：二元低共熔点LA+B；5) 结晶分析：1点：1位于A的初晶区，所以先析出A晶相。液相组成点沿1a线变化到e3线上a点。到a点后，液相同时对A晶相和C晶相饱和，晶相C开始析出。系统温度继续下降，液相组成点沿e3向P变化，相应的固相组成沿AC线从A点向b点变化。系统温度下降到TP后，由于P为转熔点，故液相到P点后，产生L+AS+C，液相量逐渐减少。随着转熔的进行，固相组成沿b1线从b点向1点，直到全部消失，固相组成到达1点，转熔结束，结晶过程结束，获得A、S、C三种晶体。2点：2位于A的初晶区，先析出A晶相。液相组成点沿2c线变化到pP线上的c点。到c点后，产生单变量转熔过程：L+AS，晶相S析出，晶相A被回吸，液相组成沿pP线向d点变化，同时固相沿AS线向S变化。当固相组成点到达S点时，晶相A被全部回吸完，此时液相组成到达d点，此时液相组成点开始离开pP界线发生“穿相区”，即穿过S相区向e点变化，从液相中析出S晶体，到e点后，系统又同时对晶相S和晶相B饱和，故同时析出S和B，液相线沿e1向E点变化，固相组成点从S点向f点变化，液相组成达到低共熔点E点后，产生低共熔过程：LB+S+C。固相组成点从f点向2点变化，直到液相消失，结晶结束。3点：3位于S的初晶区，所以先析出晶相S。液相组成沿着3g线向g点变化，到达g点后，液相同时对晶相S和晶相B饱和，同时析出晶相S和晶相B，液相组成点沿e1线向E点变化，固相组成点从S点向h点变化。当液相组成点到达E点时，产生低共熔过程LB+S+C，同时析出晶相B，晶相S和晶相C，固相组成点沿h点向3点变化，直到液相消失，结晶结束。3. 对于图1-3所示的相图，试进行：（1）标出初晶区；（2）画出温度下降方向；（3）确定相界线性质；（4）确定无变量点性质；（5）分析1，2，3点的结晶过程。解答：1) 如右上图所示；2) 如右上图所示；3) 相界线：所有相界线均为低共熔线e1E1：低共熔线，发生：LA+AC； e2E1：低共熔线，发生：LA+AB； GE1：低共熔线，发生：LAB+AC；e3E2：低共熔线，发生：LB+AB；e4E2：低共熔线，发生：LB+BC； GE2：低共熔线，发生：LAB+BC； e5E3：低共熔线，发生：LC+BC； e6E3：低共熔线，发生：LC+AC；GE3：低共熔线，发生：LAC+BC；4) 无变量点：所有无变量点均为低共熔点E3：三元低共熔点，发生：LC+AC+BC； E1：三元低共熔点，发生：LA+AC+AB； E2：三元低共熔点，发生：LB+AB+BC； E：三元低共熔点，发生：LAC+AB+BC； e1：二元低共熔点；发生：LA+AC；e2：二元低共熔点；发生：LA+AB； e3：二元低共熔点；发生：LB+AB； e4：二元低共熔点；发生：LB+BC； e5：二元低共熔点；发生：LC+BC； e6：二元低共熔点；发生：LC+AC；5) 结晶分析：1点：1点组成物冷却先析出AC，液相点沿(AC)1的延长线向OS运动，到达与OS的交点后，BC开始析出，液相点向O点运动，同时固相点从(AC)向C运动；液相点到达O点时，固相点到达O1延长线与AC的交点，O点发生低共熔过程，固相点验O1延长线向1点运动，到达1点时，液相刚好消失，结晶结束，得到AC，BC，AB三种晶体。2点：2点组成物先析出BC，液相点沿(BC)2的延长线向OS运动，到达与OS的交点后，AC开始析出，液相点向O点运动，同时固相点从(BC)向C运动；液相点到达O点时，固相点到达O2延长线与BC的交点，O点发生低共熔过程，固相点验O2延长线向2点运动，到达2点时，液相刚好消失，结晶结束，得到AC，BC，AB三种晶体。3点：3点组成物先析出AB，液相点沿(AB)3的延长线向OQ运动，到达与OQ的交点后，BC开始析出，液相点向Q点运动，同时固相点从(AB)向G运动；液相点到达Q点时，固相点到达Q3延长线与(AB)G的交点，Q点发生低共熔过程，固相点沿Q3延长线向3点运动，到达3点时，液相刚好消失，结晶结束，得到AC，BC，B三种晶体。4. 图1-4为含有一个三元化合物D（AmBnCq）的三元系统相图，试判断：（1）图中各界线的温度走向和性质；（2）该三元化合物是一致熔融还是不一致熔融化合物？（3）确定各无变量点的性质；（4）分析图中1、2、3点的析晶过程。解答：1) 温度下降如图所示界线：EF：低共熔线，LC+D； EG：转熔线，L+AD； FG：低共熔线，LB+D； e1E：低共熔线，LC+A； e2G：低共熔线，LA+B； e3F：低共熔线，LC+B2) 该三元化合物是不一致熔融化合物，其三元无变量 点不在对应的副三角形中。3) 无变量点：E：单转熔点（双升点），发生：L+AC+D； F：三元低共熔点，发生：LB+C+D； G：单转熔点（双升点），发生：L+AB+D； e1：二元低共熔点，发生：LC+A； e2：二元低共熔点，发生：LA+B； e3：二元低共熔点，发生：LB+C4) 结晶分析：1 处于ADB 中，最终的结晶产物为 A、D、B；析晶结束点在 G； 1 处于 A 的初晶区，先析出 A，液相组成点沿 A1 线由 1 点向 a 点移动； 当液相组成到达 a 点，对 B 饱和，析出 B，P=3，F=1，温度继续下降，液相组成沿 e2G 向 G 移动，固相组成沿 AB 向 n 移动；当液相组成到达 G 点，发生转熔：L+AB+D，液相逐渐减少，固相组成 沿 n1 线向 1 点移动，当液相完全消失时，A 未被完全转熔，还有剩余，固相组 成来到 1 点，得到晶体 A、D、B，结晶结束。 2 处于ADC 中，最终得到 A、D、C，析晶结束点在 E。 当温度下降，2 处于 A 的初晶区，先析出 A，液相组成沿 A2 延长线向 b 移动； 当液相组成来到 b 点，溶液对 C 饱和，析出 C，P=3，F=1，温度继续下降， 液相组成沿 e1E 向 E 移动，固相组成沿 AC 向 q 移动。 当液相来到 E 点，发生转熔过程：L+AC+D；析出 C、D，固相组成由 q 点向 2 移动，当液相完全消失，固相组成为 2 点。A 晶体有剩余，最终得到 A、 C、D。3处于BDC 中，最终得到 B、D、C，析晶结束点在 F。 当温度下降，3 处于 D 的初晶区，先析出 D，液相组成沿 D3 延长线向 c 移动, 当液相组成到达 c 点，液相对 C 饱