材料科學基礎習題與答案-資料下載頁

　　

【正文】 強化是通過過飽和固溶體的時效處理而沉淀析出細小彌散、均勻分布的第二相微粒，第二相與位錯相互作用； （3）彌散強化――是通過粉末冶金方法加入細小彌散、均勻分布的硬質第二相形成復相，第二相阻礙位錯運動，起強化作用。（4）細晶強化――霍爾佩奇公式；細晶強化是唯一的使材料的強度和塑性同時提高的強化方法。（5）加工（形變）強化――塑性形過程中，位錯發生增值，位錯密度升高，導致形變胞的形成和不斷細化，對位錯的滑移產生巨大的阻礙作用，可使金屬的變形抗力顯著升高。（6）相變強化――相變時新相和母相具有不同組織結構，在相變過程中形成大量的晶體缺陷。4. 在室溫下對Pb板進行彎折，越彎越硬，但如果放置一段時間再進行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，這是為什么？（Tm(Pb)=327℃）例題解答：在室溫下對Pb板進行彎折，越彎越硬，發生了加工硬化。如果放置一段時間再進行彎折，Pb板又像最初一樣柔軟，已發生了回復和再結晶。因T再=Tm(Pb) ≈（327＋273）－273 = －33℃。5. 將一鍥型銅片置于間距恒定的兩軋輥間軋制，如下圖。 （1）畫出此銅片經完全再結晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖。 （2）如果在較低溫度退火，何處先發生再結晶？為什么？ 例題解答：（1）銅片經完全再結晶后晶粒沿片長方向的變化示意圖如圖。銅片的寬度不同，再結晶退火后晶粒的大小不同。最窄處基本無變形，退火后晶粒仍保持原始晶粒的尺寸；較寬處處于臨界變形度范圍內，再結晶退火后晶粒粗大；隨銅片的寬度增大，變形量增大，再結晶退火后晶粒變細，最后達到穩定值；在最寬處，變形量很大，在局部形成形變織構，退火后晶粒異常粗大。（2）變形量增大，冷變形儲存能越高，越易發生再結晶，因此，在較低溫度退火時，在較寬處發生再結晶6. 用冷撥銅絲制作導線，冷撥后應如何處理，為什么？如果用冷撥銅絲制作電燈用的花導線呢？例題解答： 用冷撥銅絲制作導線時，應采用去應力退火。因為導線需要一定的強度。用冷撥銅絲制作導線時，應采用再結晶退火。因為導線需要好的韌性。7. OFHC銅（無氧商導電率銅）冷撥變形后強度可提高2倍以上，若許用應力的安全系數取2，試計算OFHC銅零件在130℃下制作的使用壽命。（已知A=10121/min，, %再結晶所需的時間。）（）例題解答：由于OFCH銅在130℃工作，強度設計安全系數取2時，對冷加工溫氏材料只允許發生50%再結晶，即 已知A=10121/min，T=（130＋273）k = 403k代入題中數據 8. 純Zr在553℃和627℃等溫退火至完成再結晶分別需要40h和1h，試求此材料的再結晶激活能。例題解答：由公式（，P187）得 ，T1=830k，T2=900k，t1=40h，t2=1h，將已知值代入 9. 鋼絲繩吊工件，隨工件放入1000℃爐中加熱，加熱完畢，吊出時繩斷原因？ 例題解答：冷加工→加工硬化→鋼絲繩的硬度和強度↑→承載能力高→加熱→發生再結晶→硬度和強度↓→超過承載能力→鋼絲繩斷裂10. 金屬鑄件能否通過再結晶來細化晶粒？ 例題解答： 不能。11. 簡述冷塑性變形對材料組織及性能的影響？習題解答：12. 為獲得細小的晶粒組織，應根據什么原則制定塑性變形及其退火工藝？習題解答：13. 已知含30%Zn的黃銅在400℃的恒溫下完成再結晶需要1小時，而在390℃完成再結晶需要2小時，計算①再結晶的激活能；②在420℃恒溫下完成再結晶需多少時間？習題解答：再結晶速率，設t為再結晶完成的時間，則 U再t=1 Aexp(Q/RT1)t1=Aexp(1/RT2)t2=Aexp(Q/RT3)t3 將T1=673k，t1=1h，T2=663k，t2=2h，T3=693k 代入上式 解得 t3=≈16min 解： t為再結晶完成所需時間 則：V再t=1 上式可得： 由①式得 =16個/mm2時，σs=1000MPa；而為NA=4096個/mm2時，σs=250MPa，試求晶粒大小為NA=256個/mm2時的σs。（劉P9919）例題解答：設晶粒平均直徑為d，1mm2內晶粒數NA，則有 故 代入HallPatch公式，即 故NA=250個/mm2， d3=103mm時 σs=90+(103)1/2=第7章 例題例題1：指出相圖中的錯誤，并畫出正確的相圖 例2. A（熔點Tm=600℃），B（熔點Tm=500℃）在液態下無限互溶；固態時A在B中的最大溶解度（質量分數）為WA=，室溫時A在B中的最大溶解度（質量分數）為WA=，但B在固態時和室溫時均不溶于A；在300℃時，含WB=，試畫出A—B相圖；并分析WA=、WA=、WA=。（劉P526）解答：如右圖所示：A→B形成β固溶體。例3. 金屬A（熔點Tm=700℃）和金屬B（熔點Tm=500℃），在液態下無限互溶，固態下部分互溶，最大溶解度為5%B和25%A（質量分數），在0℃時溶解度則為2%B及5%A（質量分數）。二者在750℃形成A2B化合物，A與B原子量分別為30與50；在450℃和320℃分別發生液相成分為22%B及60%B（質量分數）的共晶轉變。試根據相律畫出A—B相圖，并標注相區。（上P30—14222）解答：設化合物中含A為x，則B為1x。 故化合物中含A組元55wt%，B組元45wt%，相圖如右圖所示。 （設B→A形成α固溶體，A→B形成β固溶體）例4. 下圖為PbSb相圖，該合金制軸瓦，要求在組織中有共晶體基體上分布著相對量為5%的β(Sb)作為硬質點，試求滿足要求的合金成分及硬度。[已知α(Pb)的硬度3HB，β(Sb)的硬度為30HB]（劉P6015）解答：設合金成分為 ，則 即合金成分為 此時，合金中 硬度=384%+3016%=7HB%珠光體和50%鐵素體，問：（a）此鋼中的碳含量； （b）此合金加熱到730℃，平衡條件下將獲何種顯微組織？ （c）若加熱到850℃，又將得何組織？ （d）室溫下相的相對含量分別是多少？（劉P6421）解答：（1）設合金中，則 （2）F+A （3）全部A （4）例6. MgNi系一共晶反應α(純Mg)+（下標為Niwt%）設C1為亞共晶合金，C2為過共晶合金，這兩種合金中先共晶相的質量分數相等，試計算C1及C2的成分。（劉P493）例題答案： 題意中， ……………………（2）（1）（2）聯立得 例7. 有組元 A（熔點Tm=1000℃）和B（熔點Tm=700℃），含WB=25%的合金正好在500℃完全凝固，%%的（α+β）共晶；而WB=50%的合金在500℃的組織由40%的先共晶α和60%的（α+β）共晶組成，此時合金中的總的α總量為50%。根據上述條件畫出A—B二元相圖。（劉P549）例題答案設共晶線上兩端點，共晶點成分分別為例8. 正確畫出FeFe3C相圖。設有1000g含1%C的奧氏體從1200℃緩慢冷至室溫，試求：（1）Fe3C開始形成的溫度；（2）Fe3C完全形成的溫度；（3）最后轉變的奧氏體成分；（4）在726℃時兩相的重量；（5）室溫時珠光體與二次滲碳體的重量。（上P3234）例題答案（圖略）（1）約820℃（2）727℃（Fe3CⅢ）(3) %C（4）（5）例9. 結合上題圖描述5%C的鐵碳合金平衡冷卻至室溫的過程，并計算其室溫組織中一次滲碳體、共晶滲碳體、二次滲碳體、共析滲碳體、三次滲碳體的重量分數。（上P3437）例題答案合金結晶過程:LⅠ→L+Fe3CⅠ→L+ Ld (A+Fe3C)+Fe3CI→Ld (A+Fe3C)+Fe3CI→Ld (A+Fe3CⅡ+Fe3C)+Fe3CⅠ→L’d [(F+Fe3C)+Fe3CⅡ+Fe3C]+Fe3CⅠ→L’d [(F+Fe3C+Fe3CⅢ)+Fe3CⅡ+Fe3C]+Fe3CⅠ或LⅠ→L+Fe3CⅠ→(A+Fe3C)+Fe3CI→(A+Fe3CⅡ+Fe3C)+Fe3CⅠ→[(F+Fe3C)+Fe3CⅡ+Fe3C]+Fe3CⅠ →[(F+Fe3C+Fe3CⅢ)+Fe3CⅡ+Fe3C]+Fe3CⅠ由杠桿定律: 10. 簡述金屬結晶過程的熱力學、動力學、能量和結構條件。熱力學條件： △T0 ，△Gv 0 ，只有過冷條件下。動力學條件： 液固界面前沿液體的溫度Ti Tm，存在動態過冷。能量條件：由△G*=1/3（A*б），當形成一個臨界晶核時還有1/3的表面能必須由液體中的能量起伏來提供。結構條件：液體中存在結構起伏是產生晶核的基礎。（7分）11. 鑄錠（件）組織有什么特點？細化鑄件晶粒有哪些途徑？鑄錠（件）組織表層為細晶區，中間為柱狀晶區，心部為等軸晶區。（3分）合理控制冶鑄工藝，增大過冷度、加入變質劑、進行攪拌和振動等。（4分） 寧可累死在路上，也不能閑死在家里！寧可去碰壁，也不能面壁。是狼就要練好牙，是羊就要練好腿。什么是奮斗？奮斗就是每天很難，可一年一年卻越來越容易。不奮斗就是每天都很容易，可一年一年越來越難。能干的人，不在情緒上計較，只在做事上認真；無能的人！不在做事上認真，只在情緒上計較。拼一個春夏秋冬！贏一個無悔人生！早安！—————獻給所有努力的人.學習參