材料科学基础习题5-答案-二元相图作业.doc

(完整word版)材料科学基础习题5-答案-二元相图作业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： 成分为(B) = 40%的合金首先要凝固出来的固体成分；（画图标出） 若首先凝固出来的固相成分含(B) = 60%，合金的成分为多少？（画图标出） 成分为(B) = 70%的合金最后凝固的液体成分；（画图标出） 合金成分为(B) = 50%，凝固到某温度时液相含(B)为40%，固相含有(B) = 80%，此时液体和固相各占多少？（计算）A 20 40 60 80 B温度W(B) %L+aL 过(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 过(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 过(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 液相：（80-50）/（80-40）=0.75固相：（50-40）/（80-40）=0.253、指出下列相图中的错误，并加以改正。LTA （a） BA （b） B TLA (c) BT L A (d) BTL 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：Sn含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例；根据初生相（）、共晶组织中的相（+），以及冷却过程中析出的二次相（或），计算室温下的相组成比例。解：Sn含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例：43.45%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：（纯镁）+ Niw(Ni) = 54.6%L（(Ni) = 23.5%）5075、Mg-Ni系的一个共晶反应为设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合金中的总量为C2合金中的总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。解：相图： 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又总量为C2 中总量的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/%液相线温度/固相线温度/ 0 100020 900 75040 765 75043 75050 930 75063 104080 850 64090 640100 800L+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+A1000 L 750 L+B A+ +BA=（43-20）/43=53.5KgA 63 B7、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：绘出(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；绘出(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；绘出(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。L析出r L r r析出 r析出P 析出r析出 析出 析出a 析出析出 析出析出a 析出8、某二元合金如下图所示：今将(B)为40%的合金置于长度为L的长瓷舟中并保持为液态；从一端开始缓慢降温进行平衡凝固，温度梯度大到足以使液-固界面保持平直，同时液相成分能完全均匀混合。这个合金的平衡分配系数是多少？以端部开始计，该试样在何位置出现共晶体？画出此时的溶质分布曲线；若为完全平衡凝固，试样共晶体的百分数是多少？解：K=Ws/Wl=30/60=0.5 w=（60-40）/（60-30）=2/3 完全平衡相图： 60% 30% 2/3 w=（40-30/（60-30）=1/3