考研材料科学基础试题及答案

材料科学基础习题材料科学基础习题 叶荷叶荷 11 11 及材料班及材料班2013-1-102013-1-10 第三章第三章二元合金相图和合金的凝固二元合金相图和合金的凝固 一、名词一、名词: : 相图相图：：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 匀晶转变匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶平衡结晶：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：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度. 二、简答：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、绘图题三、绘图题 绘图表示铸锭宏观组织三晶区。 四、书后习题四、书后习题 1 1、何谓相图？有何用途？、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 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？、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 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 k01 时,k0 值越小，则偏析越大; 当 k01 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 6、何谓共晶反应和包晶反应？写出反应式。、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。 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。 8 8、什么是成分过冷？、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 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、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？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。 1010、何谓相组成物和组织组成物？画出冷却曲线分析、何谓相组成物和组织组成物？画出冷却曲线分析 w(Snw(Sn））=70=70％％ Pb-SnPb-Sn 合金的平衡结晶过程，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并计算室温下该合金相组成物和组织组 成物的相对含量成物的相对含量. . 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。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： 组织组成物的相对含量： + + II II+ +共晶组织（共晶组织（ + + ）） 1313、何谓共析转变？与共晶转变比较有何异同、何谓共析转变？与共晶转变比较有何异同? ? 答：共析转变:一定成分的固相在一定温度下分解为另外两个一定成 分的固相的转变过程。 相同点：都是由一个相分解为两个相的三相恒温转变,三相成分点 在相图上的分布是一样的。 不同点：共析反应的反应相是固相， 而共晶反应的反应相是液相。 共析组织比共晶组织致密。 第第 3 3 章章二元合金相图和合金的凝固复习题纲二元合金相图和合金的凝固复习题纲 重点重点: :二元相图的结晶过程二元相图的结晶过程( (冷却曲线、冷却曲线、组织变化示意图）组织变化示意图） ；；填填 写相组成物、组织组成物；杠杆定律的计算；铸锭的三个晶写相组成物、组织组成物；杠杆定律的计算；铸锭的三个晶 区。区。 一、选择题一、选择题 1。二元合金在进行共晶反应时为__c______相平衡共存. a 单b 双c 三d 多 2。铸造性能最佳的合金应该是__c_______成分的合金。 a 固溶体b 亚共晶c 共晶d 过共晶 3.在金属或合金中凡是具有___b______并与其他部分有界面分开的，均匀的组成 部分，均称之为相。 a 相同成分，不同晶体结构b 相同成分，相同晶体结构 c 不同成分,相同晶体结构 4。相图是表示合金系中合金在___b______条件下各相的存在状态与温度，成分 间的关系的图解. a 常压b 平衡c 较慢冷却d 较慢加热 5。在实际冷却速度____b_____的条件下，以树枝晶方式结晶的固溶体中，先后 结晶的树枝状晶体内化学成分不均匀的现象， 称为枝晶偏析.a 较慢b 较快 c 适中d 极为缓慢 6.在_____b____下， 由一定成分的液相,同时结晶出成分一定且不相同的两个固相 的较变,称为共晶转变（或共晶反应)a 连续降温条件b 一定温度 c 一定冷却速度d 温度变化不大条件 7。在一定温度下，由成分一定的_