材料科學(xué)基礎(chǔ)課后作業(yè)第三章(1)

1、3-3有兩個形狀、尺寸均相同的 Cu-Ni合金鑄件，其中一個鑄件的 WNi=90%，另一個鑄件的 WNi=50%，鑄后自然冷卻。問凝固后哪一 個鑄件的偏析嚴(yán)重？為什么？找出消除偏析的措施。合金在凝固過程中的偏析與溶質(zhì)原子的再分配系數(shù)有關(guān)，再分 配系數(shù)為k°二C/Cl。對一給定的合金系，溶質(zhì)原子再分配系數(shù)與合 金的成分和原子擴(kuò)散能力有關(guān)。根據(jù)Cu-Ni合金相圖，在一定成分下凝固，合金溶質(zhì)原子再分配系數(shù)與相圖固、液相線之間的水平距 成正比。當(dāng)Wm=50%時，液相線與固相線之間的水平距離更大，固 相與液相成分差異越大；同時其凝固結(jié)晶溫度比Wm=90%的結(jié)晶溫度低，原子擴(kuò)散能力降低，所以比偏

2、析越嚴(yán)重。一般采用在低于固相線 100200C的溫度下，長時間保溫的均勻化 退火來消除偏析。3-6 鉍（熔點(diǎn)為 2715C）和銻（熔點(diǎn)為 630.7C ）在液態(tài)和固態(tài)時 均能彼此無限互溶， WBi=50%的合金在520C時開始凝固出成分為 wsb=87%的固相。WBi=80%的合金在 400C時開始凝固出成分為 wsb=64%的固相。根據(jù)上述條件，要求：1）繪出Bi-Sb相圖，并標(biāo)出各線和各相區(qū)的名稱；2）從相圖上確定 WSb=40%合金的開始結(jié)晶終了溫度，并求出它在 400 C時的平衡相成分及其含量。解：1）相圖如圖所示;B (:S ")B (:-)B (:S ")B (

3、:-)2）從相圖讀出結(jié)晶開始溫度和結(jié)晶終了溫度分別為495C （左右），350C（左右） 固、液相成分 Wsb（L）=20%, Wsb（s）=64%固、液相含量：64 - 4064 - 20100 % = 54.5%B (:S ")B (:-)s = (1 - L)100% = 45.5%3-7根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出概略的二元共晶相圖：組元A的熔點(diǎn)為1000C，組元 B的熔點(diǎn)為 700C; wb=25%的合金在 500C結(jié)晶完 畢，并由73-1/3%的先共晶a相與26-2/3%的（a+ 3共晶體所組成； Wb=50%的合金在500C結(jié)晶完畢后，則由40%的先共晶a相與60%的（泊3共晶

4、體組成，而此合金中的 a相總量為50%。解：由題意由（a + 3）共晶含量得B (:S ")B (:-)B (:S ")B (:-)0 . 25b( c()B (:-)26 0.013B (:S ")B (:-)國 B ( f5)-0.50 .5cB ( p)-豹B ( q)解得：b()二 0.05 二 5 %b （二沙、=0.8 二 80%b（）二 0.95 二 95 %由此可以做出相圖如下存在包晶反應(yīng)：a ( 3b=5% ) +L( 3b=50%);在 600C 時存在共3-8組元A的熔點(diǎn)為1000C，組元B的熔點(diǎn)為700C，在800C時晶反應(yīng)：L (3 B=80%)*B ( 3B=60% ) +y ( 3b=95);在400 C時