材料科学基础 第6章习题答案.doc

第六章 习题答案 6.6 根据Al2O3－SiO2系统相图说明：（1）铝硅质耐火材料：硅砖（含SiO2＞98％）、粘土砖（含Al2O335％～50％）、高铝砖（含Al2O360％～90％）、刚玉砖（含Al2O3＞90％）内，各有哪些主要的晶相？（2）为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么？（3）若耐火材料出现40％的液相便软化不能使用，试计算含40mol％Al2O3的粘土砖的最高使用温度。 解：1) 硅砖（含SiO298%）主要晶相：SiO2、2Al23·2SiO3固溶体（莫来石）粘土砖（含Al2335～50%）主要晶相：SiO2、A3S2高铝砖（含Al2360～90%）主要晶相：60～72%A3S272～90%Al23、A3S2。 (2) 为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混如Al23。SiO2熔点为1723℃，SiO2液相很陡，加入少量的Al23后，硅砖中会产生大量的液相，SiO2的熔点剧烈下降。如加入1wt%Al23，在低共熔点（1595℃）时产生的液相量为1/5.5= 18.2%，会使硅砖的耐火度大大下降3) 根据相图，当出现40%液相时，由杆杠规则可知， 得x=0.1，在相图中作出析晶路线，可以估计出粘土砖的最高温度约为1670℃。 6.7 在CaO－SiO2和Al2O3－SiO2系统中，SiO2的液相线都很陡，解释为什么在硅砖生产中可掺入少量CaO做矿化剂不会降低硅砖的耐火度，而在硅砖中却要严格防止混入Al2O3，否则便会使硅砖耐火度大大下降。 解：SiO2中加入少量的CaO，在低共熔点1436℃时，液相量为2/37=5.4%，液相量增加不多，不会降低硅砖的耐火度，故可加少量CaO作矿化剂。 室温下，相组成物为铁素体与渗碳体，而组织组成物为铁素体和珠光体，根据杠杆规则，其相组成物的相对含量 铁素体： 渗碳体： 组织组成物的相对含量 珠光体： 铁素体： （2）含碳量0.6wt%时 室温下，相组成物为铁素体与渗碳体，而组织组成物为铁素体和珠光体，根据杠杆规则，其相组成物的相对含量 铁素体： 渗碳体： 组织组成物的相对含量 珠光体： 铁素体： （3）含碳量1.0wt%时 室温下，相组成物为铁素体、共析渗碳体和二次渗碳体，而组织组成物为珠光体和二次渗碳体，根据杠杆规则，其相组成物的相对含量 铁素体： 共析渗碳体： 二次渗碳体： 组织组成物的相对含量 珠光体： 二次渗碳体： 6.11 计算含碳量3wt%的Fe-C合金室温下莱氏体的相对含量，组织中珠光体的相对含量，组织中共析渗碳体的相对含量。 解： 室温下莱氏体： 珠光体： 共析渗碳体： 6.12 利用Fe-Fe3C相图说明Fe-C合金的成分、组织和性能之间的关系。 答：铁碳合金的组织与形态如下： 其成分、组织与性能间的关系如下： 铁素体硬度、强度低，但塑性好，渗碳体硬而脆； 珠光体中的渗碳体可起到强化作用，对合金性能影响大； 碳量增加，P数量增多，强度硬度增加，塑性和韧性下降； 碳量接近1wt%时，强度达到最大值； 超过1wt%后，二次渗碳体增多、且呈连续网状分布，脆性迅速增加，塑性降低。6.17图6-9是最简单的三元系统投影图，图中等温线从高温到低温的次序是：t5＞t4＞t3＞t2＞t1，根据此投影图回解：（1）三个组元A、B、C熔点的高低次序是怎样排列的？（2）各液相面的陡势排列如何？哪个最陡？哪个最平坦？（3）指出组成为65％A、15％B、20％C的熔体在什么温度下开始析晶？析晶过程怎样？（表明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段中发生的变化过程）解： （1）熔点：TB＞T＞T（2）B最陡，C次之，A最平坦； （3）如图所示，在M点所在的温度下开始析晶，析晶过程如下： 6.18图6-15为生成2个一致熔融二元化合物的三元系统，据图回答下列问题：（l）可将其划分为几个副三角形？（2）标出图中各边界及相区界线上温度下降方向。（3）判断各无变量点的性质，并写出相平衡关系式。 解：（1）三个副三角形，△AS1S2、△S1S2B、△S2CB （2）如下图所示 （3）无变量点E1、E2、E3都是低共熔点，各向平衡关系式如下： △AS1S2 E1：LE1 ( A + S1 + S2 △S1S2B E2：LE( B + S1 + S2 △S2CB E3：LE( C + B + S2 6.20根据图6.146回答下列问题：（l）说明化合物S1、S2的性质；（2）在图中划分副三角形及用箭头指示出各界线的温度下降方向及性质；（3）指出各无变量点的性质并写出各点的平衡关系；（4）写出1、3组成的熔体的冷却结晶过程；（5）计算熔体1结晶结束时各相百分含量，若在第三次结晶过程开始