材料科学基础相图习题

1.下图是根据上图确定的均匀相图。(1) WB=0.40的合金开始凝固的固体键有多少？(2)如果开始凝固的固体成分为WB=0.60，那么合金的成分是多少？(3)成分为WB=0.70的合金最终凝固时的液体成分是多少？(4)合金成分为WB=0.50，凝固到特定温度时，液体成分WB=0.40和固体分为WB=0.80，这时液体和固体上的相对量是多少？2.MgNi系统的共晶反应如下：(570)如果将WNi1=C1=C1设定为共晶合金，将wNi2=C2=C2设定为超共晶合金，则第一个共晶相质量分数相同，但C1合金的总量是C2金中总量的2.5倍，并对C1和C2的组成进行测试计算。根据A-B二进制相位图(1)液相线、固相线、和相溶解度曲线、所有两相区和三相恒温过渡线；(2)平衡凝固时铸锭的A-25B(weight%)合金(yy线)凝固后，计算粗晶相相对含量。(3)绘制上述合金的冷却曲线和室温组织图。基于图中所示的二进制共晶相图(1)分析合金I，II的结晶过程，绘制冷却曲线。(2)在室温下解释合金I，II的相和组织是什么，计算相和组织成分的相对含量吗？(3)要在共晶组织中添加5%的高温合金，请求出该合金的成分。(4)合金I，II快速冷却不平衡状态下的结晶，组织有何不同？5.表示下图中的错误。(a)(b)(c)(d)讨论二元固溶体上石膏(石膏)自由能-成分曲线的特性。1.下图是根据上图确定的均匀相图。(1) WB=0.40的合金开始凝固的固体键有多少？(2)如果开始凝固的固体成分是WB=0.60，那么合金的成分大概是多少呢？(3)成分WB=0.70的合金最后凝固时的液体成分大约是多少？(4)合金成分为WB=0.50，凝固到特定温度时，液体成分WB=0.40和固体分为WB=0.80，这时液体和固体上的相对量是多少？对问题1的回答2.MgNi系统的共晶反应如下：(570)如果将WNi1=C1=C1设定为共晶合金，将wNi2=C2=C2设定为超共晶合金，则第一个共晶相质量分数相同，但C1合金的总量是C2金中总量的2.5倍，并对C1和C2的组成进行测试计算。第2题的答案根据A-B二进制相位图(1)液相线、固相线、和相溶解度曲线、所有两相区和三相恒温过渡线；(2)平衡凝固时铸锭的A-25B(weight%)合金(yy线)凝固后，计算粗晶相相对含量。(3)绘制上述合金的冷却曲线和室温组织图。第3题的答案基于图中所示的二进制共晶相图(1)分析合金I，II的结晶过程，绘制冷却曲线。(2)在室温下解释合金I，II的相和组织是什么，计算相和组织成分的相对含量吗？(3)要在共晶组织中添加5%的高温合金，请求出该合金的成分。(4)合金I，II快速冷却不平衡状态下的结晶，组织有何不同？问题4答案：问题4:5.表示下图中的错误。(a)(b)(c)(d)问题5答案：(a): ，相段应具有两相区。相位图违反了“邻居原则”。(b)在：二元体系中，不能违反四相平衡，即“相法”。(c):纯组元素a在1温度范围内结晶是违反商法的。(d)在：二元体系中实现三相平衡时，三相都必须有一定的成分。图中液体的成分是范围是错误的。讨论二元固溶体上石膏(石膏)自由能-成分曲线的特性。问题6答案：7.组元素a和b各有700 和500 的熔点，在液体状态下完全相互溶解，在固体部分相互溶解，形成和固溶体，最大溶解度分别为5% b和25% a(重量)，0度时溶解度为2% b和5% a(重量)两种金属形成熔点为750 的A2B化合物，a和b的原子量分别为30和50。在450和320时，会发生共晶转换，其中液体成分为22% b，重量为60% b。(1)根据相法绘制平衡相，并显示每个相区域符号和特征点的温度和组成。(2)如果要在A2B化合物和共晶组织中有5%的b高温合金，就要得到该合金的成分。05硕士答案：(1)相图，x是原子重量的百分比。合金的成分设定为x，其意义如下。WB初始=(x-0.6)/(0.75-0.6)=5%X=5%*15% 60%=0.75% 60%=60.75%8.综述了金属结晶过程成核的热力学条件、能量条件和结构条件。答：要执行结晶，必须满足以下所有四个条件：(1)热力学条件为DG0。只有过冷(热过冷)才能生成DG0。dgv=-这是因为lmdt/TM (dt中的过冷)，即金属结晶的实际结晶起始温度必须低于理论结晶度(即dt 0)。(3)能源条件是能源波动。形成一个临界核时，表面的五分之一由能量波动供给。(4)结构条件为结构变动。液体金属中有规律排列的原子团聚在一起时分散的现象。结晶芯形成的基础。晶体-液体到固体的金属转换过程称为凝固，固体金属是晶体，因此凝固称为晶体。再结晶指物质从固体状态转换到另一个结构，这是固体相变过程。再结晶-冷压力处理后，将金属加热到一定温度后，在变形组织中再生新的无畸变等轴模，并将性能恢复到冷压力处理前的软化状态的过程。在此过程中，仍然属于固态过程。三个不同点是结晶、再结晶相变过程、再结晶、再结晶、再结晶和再结晶都是成核和生长过程。发生结晶和再结晶的驱动力是反应相和生成上的自由能差异，再结晶是储存能量。再结晶后的强度、硬度减少和塑性韧性增加，再结晶属于同素体变异。第九章烧结；1、说明以下名词；(1)烧结：粉末压缩成型后高温致密化；燃烧：坯料经过高温处理，是产品，烧得多。变化部分；(2)颗粒生长：未变形材料热处理时的平均颗粒；条件下，持续增长的过程；二次再结晶：微粒子消耗过程中少数巨粒子长成核的过程；(3)固相烧结：固体粉末在适当的温度、压力、气氛下；气孔之间的物质传递成为坚硬致密的烧结体的过程；液体第九章燃烧的结请说明以下名词(1)烧结：粉末压缩成型后高温致密化的物理工艺。塑料：坯料经过高温处理后制成产品，包括多种物理变化和化学变化。烧结的意义在于其范围广，烧结只是煅烧过程中的一个重要因素部分。(2)粒子生长：没有变形的材料在热处理时平均粒子大小不会改变其分布条件下持续增长的过程。二次再结晶：微观粒子消耗时核的形成过程。(3)固相烧结：固体粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下与物质和气孔之间的物质传递成为坚硬致密的烧结体的过程。液相烧结：液相烧结工艺。2、详细说明混合物对烧结的影响吗？A: (1)外加剂和烧结体形成主晶格畸变，缺陷增加，有利结构原语移动以促进裁决。(2)外加剂和烧结体形成液相，促进烧结。(3)外加剂和烧结体形成化合物，促进烧结。(4)外加剂防止多晶变化，促进烧结。(5)外加剂具有扩大烧结范围的作用。3、简要说明烧结过程的推动力？答：能源差，压力差，空馀空间差。4、说明影响烧结的因素？A: (1)粉末的粒度。微粒增加烧结动力，减少原子扩散距离，增加粒子液体中的溶解度导致烧结过程的加速。(2)外加剂的作用。固相烧结中，少量外加剂可以形成酒相和固溶体，促进当真相缺陷增加时，在液相烧结中，外加剂通过改变液相的特性(如粘度、成分等)促进烧结。(3)烧结温度：晶体的晶格越大，离子键越强，离子扩散越困难烧结温度越高。(4)保温时间：高温段以体积扩散为主，短时间好，低温段是表面扩散注，低温越长，不是引发致密化，而是由于表面扩散，气孔形状发生变化，对产品性能造成危害，因此，如果可能，应在低温下提高到高温，创造体积扩散条件。(5)气氛的影响：氧化、还原、中性。(6)成型压力的影响：一般来说，成型压力越大，颗粒之间的接触越紧密，对烧结更有利。5、在扩散物质传递的烧结过程中，使坯致密的推动力是什么？促进燃烧的方法是什么结？说明原因。答：扩散物质传递的烧结过程中系统内的其他部分(颈部、粒子接触点、粒子内部)如果空位浓度不同，原子或粒子会从粒子接触点移动到颈部，并充满气孔。因此，使钢坯稠密的推动力是空浓度的差异。在扩散物质传递的情况下：(1)控制原材料的起始粒子大小非常重要，细微的粒子可以促进烧结，因为颈部的生长速度x/r与原料的起始粒度r的3/5平方成反比；(2)温度对烧结过程有决定性作用，扩散系数与温度呈指数关系，因此提高温度可以加快烧结。6、固相烧结和液相烧结的主要传质方法？固相烧结与液相烧结的相似之处和不同之处是什么共同点？答：固相烧结的主要传质方法是蒸发-冷凝传质和扩散传质，液相烧结的主要传质溶解-沉淀传质和流动传质方法。固相烧结和液相烧结的共同点是烧结的原动力都是表面能量。烧结过程全部由颗粒重排、传质和气孔填充、颗粒生长等组成。区别在于流动物质的传递速度比扩散物质的传递速度快，因此致密化速度高。固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、大气成型压力等有关，液相烧结与液态水、液相特性、液固润湿情况、液体中固体溶解度等有关。7、氧化铝烧结到接近理论密度时，可见光可以通过近100%，用于装钠蒸汽(在超过大气压的压力下)进入路灯。请列举研究方案，以便通过烧结实现这一点。答：制备透明氧化铝陶瓷的主要技术措施包括：(1)高纯氧化铝原料，Al2O399.9%，无杂质和玻璃相；(2)添加0.1 0.5% MgO，在晶粒表面生成镁铝尖晶石，降低晶界迁移速度，抑制晶界生长。(3)在氢或真空中烧结，促进气孔扩散。(4)热压烧结用于提高产品密度。8、讨论烧结的推力和晶粒增长的动力，比较其大小。答：烧结推力比粉末材料的表面能(sv)大于多晶烧结体的晶界能(gb)SVMGB。增长的动力是晶界两侧物质的自由焓差，界面推动晶界曲率半径较小的晶界中心。烧结的推力约为420J/g。粒子增长的原动力约为0.42J/g，因此烧结推力大约比粒子增长动力大10倍。9，99% a12o3陶瓷的烧结实验测定了1350 烧结时间为10分钟时的收缩率 l/l是4%。烧结时间为45min，收缩率为7.3%。这种氧化铝陶瓷烧结的主要传质方法是什么？答：Al2O3陶瓷烧结的主要传质方法是扩散传质。10、烧结推力是？可以用什么方式推进物质移动，适合什么样的烧结机道理？:烧结的驱动力在广义上是化学位移梯度，特别是系统的表面能。主要是流动传质、扩散传质、气相传质、溶解-沉淀方式促进物质迁移。其中：固相烧结中的传质机理：(1)流动传质(2)扩散传质(2)气体传质。液相烧结中的传质机理(1)流动传质(2)溶解-沉淀11、烧结工艺是如何发生的，各阶段的特点是什么？解决方案：烧结过程是通过加热到低于熔点温度的温度生成的结合粒子；通过物质传递，将成型问题逐渐转变为具有一定几何形状和性能的整体的过程。烧结初期：粒子仅与回流和关键点一起发生，粒子和空隙形状变化较少，颈部相对变化如果设置X/r0.3，则线收缩小于0.06。烧结中期：(1)烧结中期，颈部进一步扩大，颗粒变形大，气孔不规则图形逐渐被三个粒子包围，类似于圆柱形气孔气功是联通的。(2)晶系开始移动，粒子正常生长。与气孔接触的粒子曲面为空位置源，粒子扩散主要通过体积扩散和晶界扩散扩散扩散扩散到孔表中棉，空位回国扩散消失了。(3)坯料孔隙率约为5%，收缩率达90%。小结局：(1)进入小结局时期，气功关闭，相互隔离，理想情况是四个粒子包周长，大致球形。(2)粒子明显生长，只有扩散机制重要，粒子通过晶界扩散体积扩散，进入晶界之间近似球形的气孔。(3)收缩率达90%到100%，密度达理论值的95%以上。12、以下哪一项可以在不产