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材料科学基础习题叶荷11及材料班2013-1-10第三章二元合金相图和合金的凝固一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。二、简答：1.固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。2.晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。3.影响成分过冷的因素？答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。4.相图分折有哪几步？答：以稳定化合物为独立组元分割相图并分析；熟悉相区及相；确定三相平衡转变性质。三、绘图题绘图表示铸锭宏观组织三晶区。四、书后习题1、何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。影响因素：1）分配系数k0：当k01时，k0值越小，则偏析越大；当k01时，k0越大，偏析也越大。2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。3）冷却速度，冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低，甚至使合金不容易压力加工。也使合金的抗蚀性能降低。消除办法：扩散退火或均勺化退火6、何谓共晶反应和包晶反应？写出反应式。答：共晶反应：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。NMtEEL包晶反应：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。DtPCDL8、什么是成分过冷？答：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。9、试述纯金属与固溶体合金结晶过程中形核、长大的条件及方式有何异同？答：纯金属结晶过程中的形核、长大的条件：要满足结构起伏、能量起伏。固溶体合金结晶过程中的形核、长大的条件：要满足结构起伏、能量起伏和成分起伏。固溶体合金结晶是在一定的温度范围的异分结晶，纯金属结晶是在一定温度下的同分结晶。10、何谓相组成物和组织组成物？画出冷却曲线分析w(Sn)=70%Pb-Sn合金的平衡结晶过程，并计算室温下该合金相组成物和组织组成物的相对含量。答：相组成物：组成合金的各相组织组成物：在显微组织中能清楚地区分开，是组成显微组织的独立部分。冷却曲线：平衡结晶过程：当合金I缓慢冷却到1点时，开始从液相中结晶出β固溶体。在1~2点温度范围内，随着温度的降低，β固溶体的数量不断增多，而液相的数量不断减少，它们的成分分别沿固相线BN和液相线BE发生变化。2点时，β相和剩余液相的成分分别到达N点和E点。在温度tE、成分为E点的液相便发生共晶转变NMtEEL。在2点以下继续冷却时，将从β相(包括先共晶β相和共晶组织中的β相)和(共晶组织中的)分别析出次生相II和II。室温下该合金相组成物的相对含量：310070100%30.6%1...