合金中的擴(kuò)散與相變習(xí)題(相變部分)

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1、合金中的擴(kuò)散與相變習(xí)題（相變部分）1.名詞解釋形核驅(qū)動力、相變驅(qū)動力，調(diào)幅分解、慣析面、連續(xù)脫溶、不連續(xù)脫溶、熱彈性馬氏體。2（1）如果不考慮畸變能，第二相粒子在晶內(nèi)析出是何形態(tài)？在晶界析出呢？（2）如果不考慮界面能，析出物為何種形態(tài)？是否會在晶界優(yōu)先析出呢？ABαβγδC0G3已知、、、相的自由能-成分曲線如圖所示，從熱力學(xué)角度判斷濃度為C0的相及相應(yīng)析出的相，并說明理由，同時指出在所示溫度下的平衡相（穩(wěn)定相）及其濃度。4指出固溶體調(diào)幅分解與形核分解兩之間的的主要區(qū)別。5假設(shè)將0.4%C的鐵碳

2、合金從高溫的單相γ狀態(tài)淬到750℃時，從過冷γ中析出了一個很小的α晶核.試回答:(1)在Fe-Fe3C相圖下方,作出α、γ、Fe3C在750℃的自由能-成分曲線。(2)用作圖法求出最先析出晶核的成分，并說明之。6沉淀相θ‘’呈圓盤狀，厚度為2.0nm，其失配度δ約為10%。已知彈性模量E=7×1010Pa，共格界面因失配而造成的一個原子應(yīng)變能為（V為一個原子所占體積）。今假設(shè)共格破壞后的非共格界面能為0.5J/m2，求共格破壞時θ‘’圓盤的直徑。7假定在Al（面心立方，原子間距d=0.3nm）基

3、固溶體中，空位的平衡濃度（）在550℃時為2×10-4，而在130℃時可以忽略不計：（1）如果所有空位都構(gòu)成G.P區(qū)的核心，求單位體積中的核心數(shù)目；（2）計算這些核心的平均距離。8Al-2at.%Cu合金進(jìn)行時效硬化，先從520℃淬至27℃，3小時后，在此溫度形成平均間距為1.5×10-6cm的G.P.區(qū)。已知27℃銅在鋁中的擴(kuò)散系數(shù)D=2.3×10-25cm2/s，假定過程為擴(kuò)散控制，試估計該合金的空位形成能（假設(shè)淬火過程中無空位衰減）。9假設(shè)在固態(tài)相變過程中新相形核率N及長大速率G均為常數(shù)，

4、則經(jīng)t時間后所形成新相的體積分?jǐn)?shù)可用Johnson-Mehl方程得到，即已知形核率N=1000/cm3.s，G=3×10-5cm/s，試計算：（1）發(fā)生相變速度最快的時間；過程中的最大相變速度；（2）獲得50%轉(zhuǎn)變量所需的時間。10下式表示含n個原子的晶胚形成時的自由能變化：式中，為形成單位體積晶胚時的自由能變化；為界面能；a、b為系數(shù)，其數(shù)值由晶胚的形狀決定。試求晶胚形狀為球狀時的a、b值（以每個原子所占體積表示）。假定、、均為常數(shù)，試導(dǎo)出球狀晶核的形核功。11β相在α相基體上借助于γ相非均勻

5、形核，假設(shè)界面能，試證明：（1）當(dāng)形成單球冠形β相核心時（見下圖a），所需的臨界晶核形核功是均勻形核時的一半；（2）當(dāng)形成雙球冠形β相晶核時（見下圖b），臨界晶核形核功是均勻形核時的5/16。ααββγγ（a）（b）12已知α相中析出β相，其非共格界面能為0.5J/m2，共格界面能為0.05J/m2，兩相接觸角為，忽略應(yīng)變能，問：（1）若在晶粒內(nèi)及晶界都是非共格形核，則何處形核率大？T1T2αα+θα‘+θ‘α‘’+θ‘‘Cu，%（2）若在晶粒內(nèi)是共格形核，在晶界是非共格形核，核胚為圓盤狀，厚度

6、和直徑相比，則何處形核率大？13Al-Cu合金相圖如右圖所示。（1）指出經(jīng)固溶處理的合金在T1、T2溫度時效時的脫溶貫序；（2）解釋為什么具有最大相變自由能的穩(wěn)定相不會首先形成。14為什么過飽和固溶體經(jīng)恰當(dāng)時效處理后，其強(qiáng)度比它具有室溫平衡組織下的強(qiáng)度要高？什么樣的合金具有明顯的時效強(qiáng)化效果？把固溶處理后的合金冷加工一定量后再進(jìn)行時效，請討論冷加工的影響。15假定形成G.P.區(qū)的鋁合金中①空位形成能為20kcal/mol；②淬火時空位不消失；③以空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散。試求200℃與500℃淬火后室溫

7、下G.P.區(qū)形成速率之比。16脫溶過程中析出相粒子長大可用下式描寫式中，為沉淀粒子的平均半徑；為界面能；為溶質(zhì)原子在基體中的擴(kuò)散系數(shù)；為摩爾體積；為界面是平面時基體的平衡濃度（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）；為氣體常數(shù)。設(shè)在A-B二元系中，成分A-10%B的合金在1000K時析出平均半徑為0.2μm的富B的β相粒子；析出相與母相的界面能為1.0J/m2，摩爾體積為20cm3/mol；1000K時，B在α相中的擴(kuò)散系數(shù)為10-11m2/s，試求：（1）1000K時，和粒子的界面推移速率；（2）平均半徑長大至0.3μ

8、m所需要的時間。17連續(xù)脫溶時，脫溶顆粒聚集長大的動力學(xué)方程為試回答：（1）方程中各符號的含意；（2）以作圖，用曲線說明脫溶顆粒的聚集過程；（3）在指定時間內(nèi)，顆?？赡苓_(dá)到的平均尺寸。18已知Fe-0.4%C合金奧氏體（γ）在500℃時（為自由能，為濃度），判斷此合金在500℃時；（1）發(fā)生下列反應(yīng)的可能性：（富碳）+（貧碳）；（2）發(fā)生先共析鐵素體析出反應(yīng)（碳濃度比高）時，碳原子擴(kuò)散的方式是上坡擴(kuò)散還是正常擴(kuò)散，說明理由，并作示意圖表示。19若金屬B溶入面心立方金屬A中，試問合金有序化的成分更