材料科学基础经典习题及答案

答案

1. wMg=0.0456。2.

wC0Cu?GDK?0.1744Rm1?K。

3. 设纯溶剂组元A的熔点为TA，液相线与固相线近似为直线，则离界面距离x处液相线温度TL

为：

?1?K?R??TL?TA?mCL?TA?MwC0Cu?1?exp??x??K?D???

(1)

但在x处液相的实际温度T如附图2.8所示，应为：

wC0CuT?TA?m?GxK(2)

因为溶质分布而产生的成分过冷为：

?1?KwC0Cu?R???T?TL?T??mwCu?1?exp??x???m?GxKK?D???C0(3)

??T?0?x令，得：

(?mwC0Cu)1?K?R??R????exp??x??G?0K?D??D?R?mwC0Cu(1?K)R?x?ln??D?GDK?(4)

将（4）代入（3）得：

mwC0Cu(1?K)GD?mwC0Cu(1?K)R??Tmax???1?ln?KR?GK?

4. C1合金成分为wMg＝0.873，wNi＝0.127； C2合金成分为wMg＝0.66，wNi＝0.368

5. (1)高温区水平线为包晶线，包晶反应：Lj+δk→αn中温区水平线为共晶线，共晶反应：Ld′→αg+βh(2)各区域组织组成物如图4—30中所示(3)I合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.9所示。

1～2，均匀的液相L。

2～3匀晶转变，L→δ不断结晶出δ相。 3～3′，发生包品反应L+δ→α。 3′～4，剩余液相继续结晶为α。 4，凝固完成，全部为α。 4～5，为单一α相，无变化。

5～6，发生脱溶转变α→βII。室温下的组织为α+βII。

II合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.10所示。 1～2，均匀的液相L。

2～3，结晶出α初，随温度下降α相不断析出，液相不断减少。 3～3′，剩余液相发生共晶转变L→α+β。

3′～4，α→βII，β→αII，室温下的组织为。α初+（α+β）共+βII

(4)室温时，合金I、II组织组成物的相对量可由杠杆定律求得。

d?i?100%?dgigecW＝?100％(???)共W???100%?dgebbg?d?icbW???100%W?II??100%?II?bedgeb合金I： 合金II：

W??第五章

1. 能否说扩散定律实际上只要一个，而不是两个？

2.要想在800℃下使通过α－Fe箔的氢气通气量为2×10-8mol/(m2·s),铁箔两侧氢浓度分别为3×10-6mol/m3和8×10-8 mol/m3，若D=2.2×10-6m2/s,试确定：（1） 所需浓度梯度；（2） 所需铁箔厚度

3. 在硅晶体表明沉积一层硼膜，再在1200℃下保温使硼向硅晶体中扩散，已知其浓度分布曲线为

?x2c(x,t)?exp()4Dt 2?DTM若M=5×1010mol/m2,D=4×10-9m2/s;求距表明8μm处硼浓度达到1.7×1010 mol/m3所需要的时间。

4.若将钢在870℃下渗碳，欲获得与927℃下渗碳10h相同的渗层厚度需多少时间（忽略927℃和870℃下碳的溶解度差异）？若两个温度下都渗10h，渗层厚度相差多少？

5.Cu－Al组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向哪个方向移动？ 6.设A,B元素原子可形成简单立方点阵固溶体，点阵常数a＝0.3nm，若A,B原子的跳动频率分别为10-10s-1和10-9s-1，浓度梯度为1032原子/m4,计算A,B原子通过标志界面的通量和标志面移动速度。