发布时间 : 星期五 文章材料科学基础习题07更新完毕开始阅读d61ea9a1b14e852459fb5744
42. Fe-3%Si合金含有MnS粒子时，若其半径为0.05?m，体积分数为0.01，在850℃以下退
火过程中，当基体晶粒平均直径为6??m时，其正常长大即行停止，试分析其原因。 43. 工程上常常认为钢加热至760℃晶粒并不长大，而在870℃时将明显长大。若钢的原始晶
粒直径为0.05mm，晶粒长大经验公式为
为原始晶粒直径，c为比例常数，t为保温时间。
，其中D为长大后的晶粒直径，D044. 已知760℃时，n=0.1，c=6?10-16；870℃时，n=0.2，c=2?10-8，求含0.8% C的钢在上述
两温度下保温1小时晶粒直径。
45. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷、热加工？动态再结晶与静态再
结晶后的组织结构的主要区别是什么？
第六章6 7
1. 计算当压力增加到500×105Pa时锡的熔点的变化时,已知在105Pa下,锡的熔点为505K，熔化热7196J/mol，摩尔质量为118.8×10-3kg/mol，固体锡的体积质量密度7.30×103kg/m，熔化时的体积变化为+2.7%。 2. 根据下列条件建立单元系相图：
(a) 组元A在固态有两种结构A1和A2，且密度A2>A1>液体；(b) A1转变到A2的温度随压力增加而降低;(c) A1相在低温是稳定相；(d) 固体在其本身的蒸汽压1333Pa(10mmHg)下的熔点是8.2℃;(e) 在1.013*105Pa(一个大气压)下沸点是90℃;(f) A1A2和液体在1.013*106Pa(10个大气压)下及40℃时三相共存（假设升温相变 H<0）
3. 考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度，即：ΔT=1，10，100和200℃，计算：(a) 临界晶核尺寸；(b) 半径为r*的晶核个数；(c) 从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔG*（形核功）；(d) 从液态转变到固态时，临界尺寸r*处的自由能的变化 ΔGv。已知铝的熔点Tm=993K，单位体积熔化热Lm=1.836×109J/m3，固液界面比表面能δ=93mJ/m2，书中表6-4是121mJ/m2,原子体积V0=1.66×10-29m3。
4. （a） 已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm，纯镍的熔点为1726K，熔化热Lm=18075J/mol，摩尔体积V=6.6cm3/mol，计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。（b） 若要在2045K发生均匀形核，需将大气压增加到多少?已知凝固时体积变化ΔV=-0.26cm3/mol(1J=9.87×105 cm3.Pa)。 5. 纯金属的均匀形核率可以下式表示
式中A 1035,exp(-Q/kT) 10-2，ΔG*为临界形核功，k为波耳兹曼常数，共值为1.38*10-23J/K （a） 假设过冷度ΔT分别为20℃和200℃，界面能σ=2×10-5J/cm2，熔化热ΔHm=12600J/mol，熔点Tm=1000K，摩尔体积V=6cm3/mol，计算均匀形核率 （b） 若为非均匀形核，晶核与杂质的接触角θ=60°，则 (c) 导出r*与ΔT的关系式，计算r*=1nm时的ΔT/Tm。
6. 试证明在同样过冷度下均匀形核时，球形晶核较立方晶核更易形成。 7. 证明任意形状晶核的临界晶核形成功ΔG*与临界晶核体积V*的关系：
。
如何变化？ΔT为多少时？
,ΔGV——液固相单位体积自由能差。
8. 用示差扫描量热法研究聚对二甲酸乙二酯在232.4℃的等温结晶过程，由结晶放热峰测得如下数据。 结晶时间t(分) 结晶度(%) 试以Avrami作图法求出Avrami指数n，结晶常数K和半结晶期t1/2。 9. 试说明结晶温度较低的高分子的熔限较宽，反之较窄。
10.测得聚乙烯晶体厚度和熔点的实验数据如下。试求晶片厚度趋于无限大时的熔点Tm 。如果聚乙烯结晶的单位体积熔融热为ΔH=280焦耳/厘米3，问表面能是多少？
L(nm) 28.2 29.2 30.9 32.3 33.9 34.5 35.1 36.5 39.8 44.3 48.3 Tm(℃) 131.5 131.9 132.2 132.7 134.1 133.7 134.4 134.3 135.5 136.5 136.7 3.41 11.5 34.7 54.9 72.7 80.0 91.0 97.3 98.2 99.3 7.6 11.4 17.4 21.6 25.6 27.6 31.6 35.6 36.6 38.1 第七章 1 3 5 9 10
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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？
2.指出下列相图中的错误，并加以改正。
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。
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%.%） 液相线温度固相线温度（℃） （℃） 0 — 1000 20 900 750 40 765 750 43 — 750 50 930 750 63 — 1040 80 850 640 90 — 640 100 — 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）。
（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。 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。
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？
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%）
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