合金中的擴(kuò)散與相變習(xí)題(相變部分)

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(dòng)力、相變驅(qū)動(dòng)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(huì)在晶界優(yōu)先析出呢？ABC0G 3 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(shí)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的鐵碳合金從高溫的單相狀態(tài)淬到750時(shí)，從過冷中析出了一個(gè)很小的晶核.試回答:(1) 在Fe-Fe3C相圖

2、下方,作出、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 沉淀相呈圓盤狀，厚度為2.0 nm，其失配度約為10%。已知彈性模量E=7×1010Pa，共格界面因失配而造成的一個(gè)原子應(yīng)變能為（V為一個(gè)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(shí)圓盤的直徑。 7 假定在Al（面心立方，原子間距d=0.3 nm）基固溶體中，空位的平衡濃度（）在550時(shí)為2×10-4，而在130時(shí)可以忽略不計(jì)： （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(jì)算這些核心的平均距離。8 Al-2at

3、.%Cu合金進(jìn)行時(shí)效硬化，先從520淬至27，3小時(shí)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(jì)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(zhǎng)大速率G均為常數(shù)，則經(jīng)t時(shí)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(jì)算：（1）發(fā)生相變速度最快的時(shí)間；過程中的最大相變速度；（2）獲得50%轉(zhuǎn)變量所需的時(shí)間。10 下式表示含n個(gè)原子的晶胚形成時(shí)的

4、自由能變化：式中，為形成單位體積晶胚時(shí)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(shí)的a、b值（以每個(gè)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。11 相在相基體上借助于相非均勻形核，假設(shè)界面能，試證明：（1） 當(dāng)形成單球冠形相核心時(shí)（見下圖a），所需的臨界晶核形核功是均勻形核時(shí)的一半；（2） 當(dāng)形成雙球冠形相晶核時(shí)（見下圖b），臨界晶核形核功是均勻形核時(shí)的5/16。（a）（b） 12 已知相中析出相，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

5、率大？T1T2+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，厚度和直徑相比，則何處形核率大？13 Al-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(shí)效時(shí)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(huì)首先形成。14 為什么過飽和固溶體經(jīng)恰當(dāng)時(shí)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(shí)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(shí)效，請(qǐng)討論冷加工的影響。15 假定形成G.P.區(qū)的鋁合金中空位形成能為20kcal/mol；淬火時(shí)空位不消失；以空位機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散。試求200與500淬火后室溫下G.P

6、.區(qū)形成速率之比。16 脫溶過程中析出相粒子長(zhǎng)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(shí)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(shí)析出平均半徑為0.2m的富B的相粒子；析出相與母相的界面能為1.0J/m2，摩爾體積為20cm3/mol；1000K時(shí)，B在相中的擴(kuò)散系數(shù)為10-11m2/s，試求：（1）1000K時(shí)，和粒子的界面推移速率；（2）平均半徑長(zhǎng)大至0.3m所需要的時(shí)間。17 連續(xù)脫溶時(shí)，脫溶顆粒聚集長(zhǎng)大的動(dòng)力學(xué)方程為 試回答： （1） 方程中各符號(hào)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(shí)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（）在500時(shí)（為自由能，為濃度），判斷此合金在500時(shí)；（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(shí)，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