4．A1-Cu合金的亚平衡相图如图8-5所示，试指出经过固溶处理的合金在T1，T2温度时效时的脱溶顺序；并解释为什么稳定相一般不会首先形成呢? 5．xCu＝0.046的Al-Cu合金(见图4-9)，在550℃固熔处理后。α相中含xCu＝0.02，然后重新加热到100℃，保温一段时间后，析出的θ相遍布整个合金体积。设θ粒子的平均间距为5 nm，计算： (1) 每立方厘米合金中大约含有多少粒子?

(2) 假设析出θ后，α相中的xCu＝0，则每个θ粒子中含有多少铜原子(θ

相为fcc结构，原子半径为0.143 nm)?

6．连续脱熔和不连续脱熔有何区别?试述不连续脱熔的主要特征?

7．试述Al-Cu合金的脱熔系列及可能出现的脱熔相的基本特征。为什么脱溶过程会出现过渡相?时效的实质是什么?

8．指出调幅分解的特征，它与形核、长大脱溶方式有何不同?

9．试说明脱熔相聚集长大过程中，为什么总是以小球熔解、大球增大方式长大。 10． 若固态相变中新相以球状颗粒从母相中析出，设单位体积自由能的变化为108J/m2，比表面能为1J/m2，应变能忽略不计，试求表面能为体积自由能的1％时的新相颗粒直径。 11． 试述无扩散型相变有何特点。

12． 若金属B熔入面心立方金属A中，试问合金有序化的成分更可能是A3B还是A2B？试用20个A原子和B原子作出原子在面心立方金属(111)面上的排列图形。

13． 含碳质量分数wc＝0.003及wc＝0.012的甲5 mm碳钢试样，都经过860℃加热淬火，试说明淬火后所得到的组织形态、精细结构及成分。若将两种钢在860℃加热淬火后，将试样进行回火，则回火过程中组织结构会如何变化? 第九章复合材料与界面

1．增强体、基体和界面在复合材料中各起什么作用?

2．涂有碳化硅涂层的硼纤维增强铝合金是一种耐高温的轻质航空、航天复合材料，纤维和基体的主要性能参数如表9-1所示。当纤维体积分数为0.40时，试计算复合材料的密度、纵向和横向模量及纵向强度、热膨胀系数。

表9-1 硼纤维及铝合金的某些性能参数

材料 硼纤维 铝合金

3．比较弥散增强、粒子(颗粒)增强和纤维增强的作用和机理。 4．简述复合材料中的尺寸效应。

5．比较连续纤维和短纤维增强复合材料的临界体积分数，说明临界体积分数的意义。

6．说明L

7．证明单向复合材料受到垂直于纤维的应力时，其横向弹性模量的计算公式为

密度 g/cm3 2.36 2.70 弹性模量 GPa 379 69 抗拉强度 MPa 2759 345 热膨胀系数 10-6/℃ 8.30 23.4 1．

?f?m1??ETEfEm

8．对复合有何要求，是否任意两种材料复合后都能制成复合材料?

9．导出甲。。的关系表达式(包括连续纤维和随机定向排列短纤维复合材料)。 10． 若单向连续纤维排列不均匀，但都是方向性很好的平行排列，是否会对弹性模量有影响，请予说明。

11． 短纤维复合材料强度达到连续复合材料强度的95％时，计算L,c·。 12． 单向连续复合材料受纵向应力纤维断裂时，纤维会断裂成什么样的长度，分析为什么会出现这种断裂。

13． 改进界面结合应从那些方面考虑?

14． Kevlar纤维—环氧树脂复合材料中，纤维体积分数为o．3，环氧树脂密度为1.25 g/cm3，弹性模量为31 GPa，Kevlar纤维的密度为1.44 g/cm3，弹性模量为124GPa，计算该复合材料的密度和平行于纤维方向和垂直于纤维方向的模量。

15． 证明短纤维复合材料的纤维平均应力为

?f?(1?Lc)?fu2L，式中Lc为纤

维的临界长度，L为纤维长度，L>Lc，σfu为纤维断裂强度。设纤维呈伸长状态。

16． 镍与wTh为0.01的Th形成合金，并制成粉末，然后挤压成为所需形状，再烧结成最终产品时，Th完全氧化。试计算这种Th-Ni材料会产生多少体积分数的ThO2。已知ThO2的密度为9.86 g/cm3，Ni为8.98 g/cm3，Th为11.72 g/cm3。

17． 用显微镜观察硼—铝单向复合材料垂直于纤维的截面，如图9—1所示。发现纤维直径为0.05mm，纤维间距为0.15mm，纤维呈正方形排列。试确定绷纤维的体积分数及纵向(纤维方向)的弹性模量。已知铝合金的弹性模量为69 GPa，强度为345 MPa。硼纤维弹性模量为400GPa，强度为3700 MPa。

综合一：

一、简答题（每题6分，共30分）

1．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？

2．面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？

?b3．立方晶系中，若位错线方向为[001]，?a[110]，试说明该位错属于什么类

型。

4．请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。

?Q?D?D0exp???kT??说明影响扩散的因素。 5．试从扩散系数公式

6．何为过冷度？它对形核率有什么影响？

二、作图计算题（每题10分，共40分）

1． 在面心立方晶体中，分别画出(101)、[110]和(111)、[110]，指出哪些是

滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？

2． 已知Al为面心立方晶体，原子半径为rA。若在Al晶体的八面体间隙中能溶

入最大的小原子半径为rB，请计算rB与rA的比值是多少。

3． A-B二元合金中具有共晶反应如下：

L(wB?0.75)??(wB?0.15)??(wB?0.95)tE若共晶反应

刚结束时，α和β相的相对含量各占50%，试求该合金的成分。

4． 已知铜的临界分切应力为1Mpa，问要使(111)面上产生[101]方向的滑移，应

在[001]方向上施加多大的力？

三、综合分析题（每题15分，共30分） 1．按下列条件绘出A-B二元相图：

（1）A组元（熔点600℃）与B组元（熔点500℃）在液态时无限互溶； （2）固态时，A在B中的最大固溶度为wA=0.30，室温时为wA=0.10；而B在

固态下不溶于A；

L(wB?0.40)?A??(wB?0.70)（3）300℃时发生共晶反应。