合金中的擴散與相變習題(相變部分)

1、合金中的擴散與相變習題（相變部分）1. 名詞解釋形核驅動力、相變驅動力，調幅分解、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，從熱力學角度判斷濃度為C0的相及相應析出的相，并說明理由，同時指出在所示溫度下的平衡相（穩(wěn)定相）及其濃度。4 指出固溶體調幅分解與形核分解兩之間的的主要區(qū)別。5 假設將0.4%C的鐵碳合金從高溫的單相狀態(tài)淬到750時，從過冷中析出了一個很小的晶核.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原子應變能為（V為一個原子所占體積）。今假設共格破壞后的非共格界面能為0.5J/m2，求共格破壞時圓盤的直徑。 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時為2×10-4，而在130時可以忽略不計： （1）如果所有空位都構成G.P區(qū)的核心，求單位體積中的核心數(shù)目； （2）計算這些核心的平均距離。8 Al-2at

3、.%Cu合金進行時效硬化，先從520淬至27，3小時后，在此溫度形成平均間距為1.5×10-6cm的G.P.區(qū)。已知27銅在鋁中的擴散系數(shù)D=2.3×10-25cm2/s，假定過程為擴散控制，試估計該合金的空位形成能（假設淬火過程中無空位衰減）。9 假設在固態(tài)相變過程中新相形核率N及長大速率G均為常數(shù)，則經(jīng)t時間后所形成新相的體積分數(shù)可用Johnson-Mehl方程得到，即已知形核率N=1000/cm3.s，G=3×10-5cm/s，試計算：（1）發(fā)生相變速度最快的時間；過程中的最大相變速度；（2）獲得50%轉變量所需的時間。10 下式表示含n個原子的晶胚形成時的

4、自由能變化：式中，為形成單位體積晶胚時的自由能變化；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的a、b值（以每個原子所占體積表示）。假定、均為常數(shù)，試導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，假設界面能，試證明：（1） 當形成單球冠形相核心時（見下圖a），所需的臨界晶核形核功是均勻形核時的一半；（2） 當形成雙球冠形相晶核時（見下圖b），臨界晶核形核功是均勻形核時的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，忽略應變能，問：（1） 若在晶粒內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溫度時效時的脫溶貫序；（2） 解釋為什么具有最大相變自由能的穩(wěn)定相不會首先形成。14 為什么過飽和固溶體經(jīng)恰當時效處理后，其強度比它具有室溫平衡組織下的強度要高？什么樣的合金具有明顯的時效強化效果？把固溶處理后的合金冷加工一定量后再進行時效，請討論冷加工的影響。15 假定形成G.P.區(qū)的鋁合金中空位形成能為20kcal/mol；淬火時空位不消失；以空位機制進行擴散。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；為溶質原子在基體中的擴散系數(shù)；為摩爾體積；為界面是平面時基體的平衡濃度（質量百分數(shù)）；為氣體常數(shù)。 設在A-B二元系中，成分A-10%B的合金在1000K時析出平均半徑為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，B在相中的擴散系數(shù)為10-11m2/s，試求：（1）1000K時，和粒子的界面推移速率；（2）平均半徑長大至0.3m所需要的時間。17 連續(xù)脫溶時，脫溶顆粒聚集長大的動力學方程為 試回答： （1） 方程中各符號的含意；（2） 以作圖，用曲線說明脫溶顆粒的聚集過程；（3） 在指定時間內，顆?？赡苓_到的平均尺寸。18 已知Fe-0.4%C合金奧氏體（）在500時（為自由能，為濃度），判斷此合金在500時；（1） 發(fā)生下列反應的可能性：（富碳）+（貧碳）；（2） 發(fā)生先共析鐵素體析出反應（碳濃度比高）時，碳原子擴散的方式是上坡擴散還是正常擴散，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