材料科学基础相图习题

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1、1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定：(1)wB＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？(2)若开始凝固出来的固体成分为wB＝0.60，合金的成分为多少？(3)成分为wB＝0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少？(4)若合金成分为wB＝0.50，凝固到某温度时液相成分wB＝0.40，固相成分为wB＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少?2．Mg—Ni系的一个共晶反应为：（570℃）设wNi1＝C1为亚共晶合金，wNi2＝C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总

2、量为C2台金中α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。3．根据A-B二元相图(1)写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线；(2)平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y’y线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量；(3)画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。4．根据如图所示的二元共晶相图（1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线；（2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？（3）如果希望得到共晶组织加上5％的b初的

3、合金，求该合金的成分。（4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？5．指出下列相图中的错误：(a)(b)(c)(d)6.试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs）自由能-成分曲线的特点?1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定：(1)wB＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？(2)若开始凝固出来的固体成分为wB＝0.60，合金的成分约为多少？(3)成分为wB＝0.70的合金最后凝固时的液体成分约为多少？(4)若合金成分为wB＝0.50，凝固到某温度时液相成分wB＝0.40，固相成分为wB＝0

4、.80，此时液相和固相的相对量各为多少?第1题答案2．Mg—Ni系的一个共晶反应为：（570℃）设wNi1＝C1为亚共晶合金，wNi2＝C2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2台金中α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。第2题答案3．根据A-B二元相图(1)写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线；(2)平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y’y线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量；(3)画出上述合金的冷却曲线

5、及室温组织示意图。第3题答案4．根据如图所示的二元共晶相图（1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线；（2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？（3）如果希望得到共晶组织加上5％的b初的合金，求该合金的成分。（4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？第4题答案：第4题：5．指出下列相图中的错误：(a)(b)(c)(d)第5题答案：(a):α、γ相区间应有两相区。即相图中违反了“邻区原则”。(b):二元系中不可能有四相平衡，即违反了“相律”。(c):

6、纯组元A在1个温度范围内结晶，这是违反相律的。(d):二元系中三相平衡时，3个相都必须有确定的成分。图中液相上的成分是范围，这是错误的。6.试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs）自由能-成分曲线的特点?第6题答案：7．组元A和B的熔点分别为700℃和500℃，在液态完全互溶，在固态部分互溶形成α和β固溶体，其最大溶解度分别为为5％B和25％A（重量），在零度时溶解度则为2％B和5％A（重量）。两金属形成熔点为750℃的A2B化合物，A和B的原子量分别为30和50。在450℃和320℃分别发生液体成分为2

7、2％B和60％B（重量）的共晶转变。（1）试根据相律绘成平衡相图并标注各相区符号及特征点的温度和成分。（2）如果希望得到A2B化合物与β共晶组织加上5％的b初的合金，求该合金的成分。05硕士答案：（1）相图，x为A原子重量百分比。设合金的成分为x，由题意：Wβ初=(x-0.6)/(0.75-0.6)=5%x=5%*15%+60%=0.75%+60%=60.75%8．综述金属结晶过程形核的热力学条件、能量条件和结构条件。答：必须同时满足以下四个条件，结晶才能进行。（1）热力学条件为DG<0。只有过冷（热过冷

8、）才能使DG<0。因为DGv＝－LmDT/Tm（DT为过冷度），即金属结晶时，实际开始结晶的温度必须低于理论结晶已度（即DT＞0）。（3）能量条件为具有能量起伏。一个临界晶核形成时，五分之一的表面能要靠能量起伏来提供。（4）结构条件为具有结构起伏。液态金属中规则排列的原子集团时聚时散的现象。它是结晶核心形成的基础。结晶—金属由液态转变为固态的过程称为凝固，由于固态金属是晶体故又把凝固称为结晶。重结晶—指在固态状态下，物质由一种