重庆大学金属学与热处理习题课讲述.ppt

材料科学基础 ——习题课 第1章 1.作图表示出立方晶系（1 2 3）、（0 -1 -2）、（4 2 1）等晶面和[-1 0 2]、[-2 1 1]、[3 4 6] 等晶向 3.某晶体的原子位于正方晶格的节点上，其晶格常数a=b≠c，c=2/3a。今有一晶面在X、Y、Z坐标轴上的截距分别是5个原子间距，2个原子间距和3个原子间距，求该晶面的晶面参数。 解：X、Y、Z方向的基矢量为a，b，c 则X轴的截距为5，Y轴的截距为2，Z轴截距为3，取截距的倒数，分别为 1/5，1/2，1/3 化为最小简单整数分别为6,15,10 故该晶面的晶面指数为（6 15 10） 4.体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面 解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/2，（1 1 1）面间距为√3a/6 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 0） (1 0 0) (1 1 0) (1 1 1) 5.面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面的晶面间距，并指出面间距最大的晶面 解：（1 0 0）面间距为a/2，（1 1 0）面间距为√2a/4，（1 1 1）面间距为√3a/3 三个晶面晶面中面间距最大的晶面为（1 1 1） (1 0 0) (1 1 0) (1 1 1) 15.有一正方形位错线，其柏式矢量如图所示，试指出图中各段线的性能，并指出任性位错额外串排原子面所在的位置。 AD为正刃型位错； BC为负刃型位错； DC为右螺型位错； AB为左螺型位错； AD段额外半原子面垂直直面向里； BC段额外半原子面垂直直面向外。 第3章 3.有两个形状、尺寸均相同的Cu-Ni合金铸件，其中一个铸件的wNi=90%，另一个铸件的wNi=50%，铸后自然冷却。问凝固后哪一个铸件的偏析严重？为什么？找出消除偏析的措施。 答：合金在凝固过程中的偏析与溶质原子的再分配系数有关，再分配系数为k0=Cα/CL。对一给定的合金系，溶质原子再分配系数与合金的成分和原子扩散能力有关。根据Cu-Ni合金相图，在一定成分下凝固，合金溶质原子再分配系数与相图固、液相线之间的水平距成正比。当wNi=50% 时，液相线与固相线之间的水平距离更大，固相与液相成分差异越大；同时其凝固结晶温度比wNi=90%的结晶温度低，原子扩散能力降低，所以比偏析越严重。 一般采用在低于固相线100~200℃的温度下，长时间保温的均匀化退火来消除偏析。 6.铋和锑在液态和固态时均能彼此无限互溶，wBi=50%的合金在520℃时开始凝固出成分为wSb=87%的固相。wBi=80%的合金在400℃时开始凝固出成分为wSb=64%的固相。根据上述条件，要求： 1)绘出Bi-Sb相图，并标出各线和各相区的名称； 2）从相图上确定wSb=40%合金的开始结晶终了温度，并求出它在400℃时的平衡相成分及其含量。 解：1）相图如图所示； 2）从相图读出结晶开始温度和结晶终了温度分别为495℃，350℃ 固、液相成分wSb(L) =20%, wSb(S)=64% 固、液相含量： 7.根据下列实验数据绘出概略的二元共晶相图：組元A的熔点为1000℃，組元B的熔点为700℃；wB=25%的合金在500℃结晶完毕，并由73-1/3%的先共晶α相与26-2/3%的(α+β)共晶体所组成；wB=50%的合金在500℃结晶完毕后，则由40%的先共晶α相与60%的(α+β)共晶体组成，而此合金中的α相总量为50%。 解： 8.組元A的熔点为1000℃，組元B的熔点为700℃， 在800℃时存在包晶反应：α(wB=5%)+L(wB=50%) →β(wB=30%)； 在600℃时存在共晶反应：L(wB=80%) → β(wB=60%)+γ (wB=95%)； 在400℃时发生共析反应： β(wB=50%) → α(wB=2%) +γ (wB=97%) 根据这些数据画出相图。 第4章 1.分析wC=0.2%，wC=0.6%，wC=1.2%的铁碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程，用冷却曲线和组织示意图说明各阶段的组织，并分别计算室温下的相组成物及组织组成物的含量。 答：对wC=0.2%的合金 相组成： 组织组成： 答：对wC=0.6%的合金 相组成： 组织组成： 答：对wC=1.2%的合金 相组成： 组织组成： 2.分析wC=3.5%，wC=4.7%的铁碳合金从液态到室温的平衡结晶过程，画出冷却曲线和组织转化示意图，并分别计算室温下的组织组成物及相组成物 答：对wC=3.5%的合金 相组成： 组织组成： 答：对wC=4.7