《材料科学基础》作业1 联系客服

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b. 表面自由能与温度无关; c. 表面自由能是各向同性

2. 直接观察铝试样发现,在晶粒内部位错密度ρ=5×1013m-2,如亚晶粒间的角度为5°,试估算界面上的位错间距D和亚晶粒平均尺寸。 (提示:假定全部位错都集中在亚晶界上,且每个亚晶粒均为正六边形。已知铝的晶格常数a=2.8×10-10

m) 3.假定晶界转矩为零,证明一个四线轴交点会分解为两个三线轴交点,并指明何时会出现下图Ⅰ和图Ⅱ的情况。

图Ⅰ 图Ⅱ

作业9

1. 选择题

(1) 为消除硫化物在钢中的热脆,其两面角

a. 要大 b. 要小 c. 无影响

(2) 由扩散考虑,与大角度晶界迁移率相比,小角度晶界的迁移率

a. 较低 b. 接近 c. 较高

(3)在单相组织中存在着大小不等的晶粒,由界面曲度驱动界面移动的规律可知

a. 小晶粒将移向大晶粒一方,直到晶粒大小相等; b. 大小晶粒吞并相邻晶粒,同时长大;

c. 界面将移向小晶粒一方,最后小晶粒将消失;

2. 已知铅黄铜中有α、β、(Pb)三相,平衡态下(Pb)相与α、β的交角如下图(a)所示,问:(1)在α、β的两相黄铜中,β相的两面角θ为多大(图b);(2)如果β相在α相的晶隅的平衡形貌特征4如何。

α α

A α α 60° θ=? β (Pb) 90°δ 120° β

图a 图b

3. 铅、铋均不溶于铜中,含铋的铜不能热轧(发生碎裂),含铅的铜较难热轧(有晶界开裂倾向),而含铅的黄铜则可以热轧,不会开裂。分别观察其显微组织(下图a、b、c),说明此组织的形成原因并解释以上现象(提示:1.Bi的熔点为270℃,2.Pb的熔点为327℃,图b Pb在Cu中分布呈尖角状) Pb Bi Pb

(a)含Bi的铜 (b)含Pb的铜 (c)含Pb的黄铜

作业10

1. 一块含0.1%的碳钢在930℃渗碳,渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t﹥0的全部时间,渗碳气氛保持表面成分为1%,已知碳在γ铁中的扩散系数为1.61×10-12m2/s, a).计算渗碳时间;

b).若将渗层加深一倍,则需要多长时间?

C).若规定0.3%c作为渗碳层厚度的量度,则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍?

2. 有一涡轮叶片,采用定向凝固法制造。在平衡图上,此叶片合金成分为C0,虚点线表示凝固期间固体的成分变化(固体内扩散很慢)问:

a).叶片在T1温度下做试验时发生剧烈破坏,其可能的原因是什么、

b)对此有一工程师建议,在用于T1之前,先将此叶片T2温度下长时间扩散退火处理,该建议正确吗?为什么?

C)若在T2时扩散系数为10-9cm2/s,而叶片长10cm,则此叶片必须在T2温度下退火多长时间才能解决问题?(提示:X= DT)

T1 T2 凝固方向

A C0 B

作业11

1. 柯肯达尔扩散系数实验中测得200h后,A—B互扩散偶的标志面移动了1.44×10-5m,互扩散系数D=10-3m2/s,浓度分布曲线在标志面处的斜率(δ×A)/( δL)=0.02m-1,A组元百分比浓度XA=40%,求A、B组元的本征扩散系数DA和DB 。

2.

原子在晶内、晶界和表面有不同的扩散系数。设钨和含原子浓度1%(at)钍(Th)的W-Th合金形成一扩散偶。在2000℃加热数分钟,产生0.01cm厚的扩散区域,假如原子分别从:(1)晶内扩散;(2)晶界扩散;(3)表面扩散;试求钍原子的流量。钨为体心立方结构,点阵常数为0.3615nm,D晶内=1.10exp

(-504000/RT);D晶界=0.74exp(-37800/RT);D表面=0.47exp(-279000/RT)。 纯铁在950℃渗碳,表面碳浓度达到0.9%,缓慢冷却后,重新加热到800℃,继续渗碳,试得出:

(1)刚达到800℃时工件表面到心部的组织分布;

3.