材料科学基础习题5-答案-二元相图作业

《材料科学基础》第五章习题——二元相图1、发生匀晶转变的两个组元在晶体结构、原子尺寸方面有什么特点？答：两者的晶体结构相同，原子尺寸相近，尺寸差小于15%。2、固溶体合金的相图如下图所示，试根据相图确定：①成分为ω(B)=40%的合金首先要凝固出来的固体成分；（画图标出）②若首先凝固出来的固相成分含ω(B)=60%，合金的成分为多少？（画图标出）③成分为ω(B)=70%的合金最后凝固的液体成分；（画图标出）④合金成分为ω(B)=50%，凝固到某温度时液相含ω(B)为40%，固相含有ω(B)=80%，此时液体和固相各占多少？（计算）①过ω(B)=40%的成分线与液相线的交点做与底边的平行线交固相线即可②过ω(B)=60%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可③过ω(B)=70%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可④液相：（80-50）/（80-40）=0.75固相：（50-40）/（80-40）=0.253、指出下列相图中的错误，并加以改正。由相律知，三相平衡时，图中应该为一点，而不是线段，且二元相图中最多只有三相平衡，所以把d图中r相除去。或由相律知在二元相图中纯组元凝固温度恒定，液固相线交于一点4、根据教材图7.20，假设F与G点坐标分别选取5%与99%，计算：①Sn含量为40%的合金在凝固至室A20406080B温度W(B)%αL+aLLTA（a）BA（b）BTLA(c)BTLA(d)BTLγ温后的组织组成比例；②根据初生相（α）、共晶组织中的相（α+β），以及冷却过程中析出的二次相（αⅡ或βⅡ），计算室温下的相组成比例。解：①Sn含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例：%95.48199.611940)(W5991999199.61409.61W43.45%%6.7599519199.61409.61W②根据一次相、共晶组织中的相，以及冷却过程中析出的二次相，计算室温下的相组成比例：5、Mg-Ni系的一个共晶反应为设C1为亚共晶合金，C2为过共晶合金，这两种合金中的初生相的质量分数相等，但C1合金中的α总量为C2合金中的α总量的2.5倍，试计算C1和C2的成分。解：相图：NiMg2507C1C2由二者的初生相的质量分数相等得：（23.5-C1）/23.5=（C2-23.5）/54.6-23.5又α总量为C2中α总量的205倍：(54.6-C1)/54.6=2.5*(54.6-C2)/54.6由以上两式得C1=12.7%C2=37.8%6、组元A和B在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与A，B不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据。B的质量分数/%液相线温度/℃固相线温度/℃0——1000209007504076575043——7505093075063——1040α（纯镁）+2MgNi[w(Ni)=54.6%]L（ω(Ni)=23.5%）507℃A23.554.6B8085064090——640100——800①画出平衡相图，并注明各区域的相、各点的成分及温度，并写出中间化合物的分子式（A的相对原子质量=27.96，B的相对原子质量=23.84）。①1000L750A+2AB2AB+B②A=（43-20）/43=53.5KgA63B7、根据教材图7.61所示的Fe-Fe3C相图（室温下铁素体中的碳含量近似为0wt%来计算），回答下列问题：①绘出ω(C)=1.5%时合金从高温冷到室温的示意图，分别计算室温时的组织组成与相组成；②绘出ω(C)=3.0%时合金从高温冷到室温的示意图，分别计算室温时的组织组成与相组成；③绘出ω(C)=5.0%时合金从高温冷到室温的示意图，分别计算室温时的组织组成与相组成。①Lrr析出IICFe3r析出P②析出IICFe3析出a析出IIICFe3③析出IICFe3析出IIICFe3L析出rL+AL+BL+2AB析出r析出ICFe3析出ICFe3析出a8、某二元合金如下图所示：今将ω(B)为40%的合金置于长度为L的长瓷舟中并保持为液态；从一端开始缓慢降温进行平衡凝固，温度梯度大到足以使液-固界面保持平直，同时液相成分能完全均匀混合。①这个合金的平衡分配系数是多少？②以端部开始计，该试样在何位置出现共晶体？画出此时的溶质分布曲线；③若为完全平衡凝固，试样共晶体的百分数是多少？解：①K=Ws/Wl=30/60=0.5②w=（60-40）/（60-30）=2/3完全平衡相图：60%30%2/3③w=（40-30/（60-30）=1/31020304050607080902004006008001000(100,750)(85,500)(60,500)(30,500)BTemperature(oC)B(%)AL(0,900)