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1、合金中的扩散与相变习题合金中的扩散与相变习题 1. 名词解释 形核驱动力、相变驱动力，调幅分解、惯析面、连续脱溶、不连续脱溶、热弹性马氏体。 2如果不考虑畸变能，第二相粒子在晶内析出是何形态？在晶界析出呢？如果不考虑界面能，析出物为何种形态？是否会在晶界优先析出呢？ 3 已知a、b、g、d相的自由能-成分曲线如图所示， G 从热力学角度判断浓度为C0的g相及d相应析出的相， 并说明理由，同时指出在所示温度下的平衡相 及其浓度。 4 指出固溶体调幅分解与形核分解两之间的的主要区别。 C0 B A 5 假设将0.4%C的铁碳合金从高温的单相状态淬到 750时，从过冷中析出了一个很小的晶核.试回答:
2、 (1) 在Fe-Fe3C相图下方,作出、Fe3C在750的自由能-成分曲线。 (2) 用作图法求出最先析出晶核的成分，并说明之。 6 沉淀相呈圆盘状，厚度为2.0 nm，其失配度约为10%。已知弹性模量E=71010Pa，共格界面因失配而造成的一个原子应变能为eV=3VEd2。今假2设共格破坏后的非共格界面能为0.5J/m2，求共格破坏时圆盘的直径。 7 假定在Al基固溶体中，空位的平衡浓度在550时为210-4，而在130时可以忽略不计： 如果所有空位都构成G.P区的核心，求单位体积中的核心数目； 计算这些核心的平均距离。 8 Al-2at.%Cu合金进行时效硬化，先从520淬至27，3小
3、时后，在此温度形成平均间距为1.510-6cm的G.P.区。已知27铜在铝中的扩散系数D=2.310-25cm2/s，假定过程为扩散控制，试估计该合金的空位形成能。 9 假设在固态相变过程中新相形核率N及长大速率G均为常数，则经t时间后所形成新相的体积分数x可用Johnson-Mehl方程得到，即 x=1-exp(-p3NG3t4) 已知形核率N=1000/cm3.s，G=310-5cm/s，试计算： 发生相变速度最快的时间；过程中的最大相变速度； 获得50%转变量所需的时间。 10 下式表示含n个原子的晶胚形成时的自由能变化： DG=-bn(DGB-e)+an3s 式中，DGB为形成单位体积
4、晶胚时的自由能变化；s为界面能；a、b为系数，其数值由晶胚的形状决定。试求晶胚形状为球状时的a、b值。假定DGB、2s、e均为常数，试导出球状晶核的形核功。 11 相在相基体上借助于相非均匀形核，假设界面能sab=sag=sbg，试证明： 当形成单球冠形相核心时，所需的临界晶核形核功是均匀形核时的一半； 当形成双球冠形相晶核时，临界晶核形核功是均匀形核时的5/16。 2212 已知相中析出相，其非共格界面能为0.5J/m，共格界面能为0.05J/m，两相接触角为p3，忽略应变能，问： 若在晶粒内及晶界都是非共格形核，则何处形核率大？ 若在晶粒内是共格形核，在晶界是非共格形核，核胚为圆盘状，厚度
5、和直径相比tD=0.08，则何处形核率大？ 13 Al-Cu合金相图如右图所示。 + T1 指出经固溶处理的合金在T1、 + T2温度时效时的脱溶贯序； 解释为什么具有最大相变 T2 自由能的稳定相不会首先形成。 + Cu，% 14 为什么过饱和固溶体经恰当时效处理后，其强度比它具有室温平衡组织下的强度要高？什么样的合金具有明显的时效强化效果？把固溶处理后的合金冷加工一定量后再进行时效，请讨论冷加工的影响。 15 假定形成G.P.区的铝合金中空位形成能为20kcal/mol；淬火时空位不消失；以空位机制进行扩散。试求200与500淬火后室温下G.P.区形成速率之比。 16 脱溶过程中析出相粒子
6、长大可用下式描写 drDsVmC= 2dt2RTr式中，r为沉淀粒子的平均半径；s为界面能；D为溶质原子在基体中的扩散系数；Vm为摩尔体积；C为界面是平面时基体的平衡浓度；R为气体常数。 设在A-B二元系中，成分A-10%B的合金在1000K时析出平均半径为0.2m的富B的相粒子；析出相与母相的界面能为1.0J/m2，摩尔体积为20cm3/mol；1000K时，B在相中的扩散系数为10-11m2/s，试求：1000K时，r=0.05mm和r=0.15mm粒子的界面推移速率；平均半径长大至0.3m所需要的时间。 17 连续脱溶时，脱溶颗粒聚集长大的动力学方程为 r2DsVmCa()11=(-) trRTrr试回答： 方程中各符号的含意； 以rt-r作图，用曲线说明脱溶颗粒的聚集过程； 在指定时间内，颗粒可能达到的平均尺寸。 2G018 已知Fe-0.4%C合金奥氏体在500时，2X判断此合金在500时； 发生下列反应的可能性：gg+g； 发生先共析铁素体析出反应ga+g时，碳原子扩散的方式是上坡扩散还是正常扩散，说明理由，并作示意图表示。 19 若金属 B溶入面心立方金属A中，试问合金有序化的成分更可能是A3B还是A2B？为什么？ 20 扩散型相变是否伴有材料的应变？这种应变与马氏体相变所发生的应变在大小和方向上有何不同？如何判定扩散型相变是属于界面过程控制型还是扩散过程控制型？
