上交材料科学基础习题与解答

上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 41 Fe3C2%=0.5218× =11.8%

或者先求ω(C)=4.30%时铁碳合金在共析反应前的渗碳体的总量为:

(Fe3C)t%

然后从(Fe3C)t%中减去共晶中Fe3C的量,即得Fe3C2%,

=0.60

Fe3C2%= - =11.8%

(b)w(C)=4.30%的冷却曲线:

1. 固溶体合金的相图如图所示,试根据相图确定:

(a) 成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分;

(b) 若首先凝固出来的固体成分含60%B,合金的成分为多少? (c) 成分为70%B的合金最后凝固的液体成分;

(d) 合金成分为50%B,凝固到某温度时液相含有40%B,固体含有80%B,此时液体和固体各占多少分数?答案

上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 42 2.指出下列相图中的错误,并加以改正。答案

3. Mg-Ni系的一个共晶反应为 507℃

L(23.5Wt.%Ni) ? α(纯镁)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)

设C1为亚共晶合金,C2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的重量分数相等,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。答案

4. 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: 含B量(wt%.%) 0 20 40 43 50 63 80 90 100 液相线温度(℃) — 900 765 — 930 — 850 — — 固相线温度(℃) 1000 750 750 750 750 1040 640 640 800 (a) 画出平衡相图,并注明个区域的相、各点的成分及温度,并写出中间化合物的分子式(原子量A=28,B=24)。

上海交通大学 材料科学基础网络课程 整理 43 (b) 100kg的含20wt.%B的合金在800℃平衡冷却到室温,最多能分离出多少纯A。答案 5. Mg-Ni系的一个共晶反应为 507℃

L(23.5Wt.%Ni) ? α(纯镁)+Mg2Ni(54.6Wt.%Ni)

设C1为亚共晶合金,C2为过共晶合金,这两种合金中的先共晶相的重量分数相等,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。答案

6. 假定我们在SiO2中加入10at%的Na2O,请计算氧与硅之比值。如果O:Si≤2.5是玻璃化趋势的判据,则形成玻璃化的最大Na2O是多少?答案

7. 一种由SiO2-45%Al2O3(wt%)构成的耐高温材料被用来盛装熔融态的钢(1600℃)。 (a)

在此情况下有多少百分率的耐热材料会熔化?(共晶成分10wt%Al2O3)

(b)

选用该耐高温材料是否正确?(实际使用,液相不能超过20%)答案

8. 根据所示的CaO-ZrO2相图,做下列工作: (a)写出所有的三相恒温转变

(b)计算4wtêO-ZrO2陶瓷在室温时为单斜ZrO2固溶体 (Monoclinic ZrO2 SS)和立方ZrO2固溶体(Cubic ZrO2

SS)的相对量(用mol%表示)。假定单斜ZrO2固溶体和立方ZrO2固溶体在室温的溶解度分别为2molêO和15molêO答案

9. (a)根据Fe-Fe3C相图,分别求2.11%C,4.30%C的二次渗碳体的析出量,(b)画出4.3%的冷却曲线。答案略

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10. 根据所示的Al-Si共晶相图,试分析下列(a,b,c)三个金相组织属什么成分并说明理由。指出细化此合金铸态组

织的可能用途。答案

11. 假设质量浓度为ρ0的固溶体进行正常凝固,若k0<1,并用g表示固溶体相的分数x/L,试证明固相平均质量浓度

?s可表达为:

?s??0g[1?(1?g)k0]

固相中的溶质总量M=ρsg,则

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