《材料科学基础》第五章习题——二元相图
1、发生匀晶转变的两个组元在晶体结构、原子尺寸方面有什么特点? 答:两者的晶体结构相同,原子尺寸相近,尺寸差小于15%。 2、固溶体合金的相图如下图所示,试根据相图确定:
① 成分为ω(B) = 40%的合金首先要凝固出来的固体成分;(画图标出)
② 若首先凝固出来的固相成分含ω(B) = 60%,合金的成分为多少?(画图标出)
③ 成分为ω(B) = 70%的合金最后凝固的液体成分;(画图标出)
④ 合金成分为ω(B) = 50%,凝固到某温度时液相含ω(B)为40%,固相含有ω(B) = 80%,此时液体和固相各占多少?(计算)
A 20 40 60 80 B
W(B) %
温度L
L+a
α
① 过ω(B) = 40%的成分线与液相线的交点做与底边的平行线交固相线即可 ② 过ω(B) = 60%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ③ 过ω(B) = 70%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ④ 液相:(80-50)/(80-40)=0.75
固相:(50-40)/(80-40)=0.25
3、指出下列相图中的错误,并加以改正。
L T T L T L T ?A (a) B
?A (b) B
??L ?γ?A (c) B A (d)
由相律知,三相平衡时,图中应该为一点,而不是线
段,且二元相图中最多只有三相平衡,所以把d图中 r相除去。
或 由相律知在二元相图中 纯组元凝固温度恒定,液固 相线交于一点
4、根据教材图7.20,假设F与G点坐标分别选取5%与99%,计算:①Sn含量为40%的合金在凝固至室温
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后的组织组成比例;②根据初生相(α)、共晶组织中的相(α+β),以及冷却过程中析出的二次相(αⅡ或βⅡ),计算室温下的相组成比例。
解:①Sn含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例:
40?19?48.95%
61.9?1961.9?4099?19W????43.45%
61.9?1999?561.9?4019?5W?????7.6%
61.9?1999?5W(???)?②根据一次相、共晶组织中的相,以及冷却过程中析出的二次相,计算室温下的相组成比例:
5、Mg-Ni系的一个共晶反应为
L(ω(Ni) = 23.5%)
507℃
α(纯镁)+ Mg2Ni[w(Ni) = 54.6%]
设C1为亚共晶合金,C2为过共晶合金,这两种合金中的初生相的质量分数相等,但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍,试计算C1和C2的成分。 解:相图: Mg2Ni
507 C1 C2
A 23.5 54.6 B
由二者的初生相的质量分数相等得:(23.5- C1 )/23.5= (C2 -23.5)/54.6-23.5 又α总量为C2 中α总量的205倍:(54.6- C1 )/54.6=2.5*(54.6- C2 )/54.6 由以上两式得C1 =12.7% C2 =37.8%
6、 组元A和B在液态完全互溶,但在固态互不溶解,且形成一个与A,B不同晶体结构的中间化合物,由热分析测得下列数据。 B的质量分数/% 0 20 40 43 50 63 液相线温度/℃ —— 900 765 —— 930 —— 可编辑范本
固相线温度/℃ 1000 750 750 750 750 1040 80 90 100
850 —— —— 640 640 800 ①画出平衡相图,并注明各区域的相、各点的成分及温度,并写出中间化合物的分子式(A的相对原子质量=27.96,B的相对原子质量=23.84)。
L+AB2
①1000 L
L+A 750
A+AB2 AB2+B ②A=(43-20)/43=53.5Kg
A 63 B 7、根据教材图7.61所示的Fe-Fe3C相图(室温下铁素体中的碳含量近似为0wt%来计算),回答下列问题:
①绘出ω(C) =1.5%时合金从高温冷到室温的示意图,分别计算室温时的组织组成与相组成; ②绘出ω(C) =3.0%时合金从高温冷到室温的示意图,分别计算室温时的组织组成与相组成; ③绘出ω(C) =5.0%时合金从高温冷到室温的示意图,分别计算室温时的组织组成与相组成。 ① L r
r析出Fe3CII
r析出P ②
析出Fe3CII 析出a
析出Fe3CIII
析出Fe3CI ③
析出Fe3CII
析出a
析出r
析出Fe3CI
L析出r
L+B
析出Fe3CIII
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