材料科学基础2(西北工业)

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1、SnE,p/7IBi210图4-40Pb-Sn・Bi相图投影图28.图4-41是Fe-C-N系在565°C下的等温截面图。(1)请填充相区；(2)写出45号钢氮化时的渗层组织。10J图4-41wN/I02Fe-C-N系相图在565C下的等温裁面图1.wHg=0.0456oGDK2.Rm1-K=0.17443.设纯溶剂组元A的熔点为Ta,液相线与固相线近似为直线，则离界面距0打界山I护肉x离X处液相线温度n为:附图2・8界面的沿液体中的过冷TL=TA-mCL=TA-MwCQcu,1+K1+exp一K但在X处液相的实际温度T如附图2.8所示，应为:因为

2、溶质分布而产生的成分过冷为:AT=TL—T=—mwc()cu(R)expxID)令警"得:-Kan中温区水平线为共晶线，共晶反应：Ldz->ag+Bh(2)各区域组织组成物如图4—30中所示。(3)I合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.9所

3、示。附图2.9丨合金的冷却曲线1〜2,均匀的液相L。2〜3匀晶转变，L->6不断结晶出5相。3~3‘，发生包品反应L+§Q。3，~4,剩余液相继续结晶为Q。4,凝固完成，全部为ao4~5,为单一a相，无变化。5~6,发生脱溶转变Q—BII。室温下的组织为a+BII。附图2.1011合金的冷却曲线II合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.10所示。1〜2,均匀的液相L。2〜3,结晶出a初，随温度下降a相不断析出，液相不断减少。3〜3’，剩余液相发生共晶转变L->a+Po3’〜4,a—B"B—a"室温下的组织为。a初+(a+B)共+Bii(2)室温时，合金I

4、、II组织组成物的相对量可由杠杆定律求得。合金I：PC巴=—X100%aeb=—xlOO%角eb合金II：肌=^V-xlOO%%+0）夫=-^-xl00%dgW〃二翌x$xl00%%bed'g3E3.在硅晶体表明沉积一层硼膜，再在1200°C下保温使硼向硅晶体中扩散，已知其浓度分布曲线为cQU）=cM^exp（三-）2航DT40若M=5X1010mol/m2,D=4X10V/s;求距表明Sum处硼浓度达到1.7X1O10mol/m3所需要的时间。4.若将钢在870°C下渗碳，欲获得与927°C下渗碳10h相同的渗层厚度需多少时间（忽略927°C和87

5、0°C下碳的溶解度差异）？若两个温度下都渗10h,渗层厚度相差多少？5.Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散吋，标志面会向哪个方向移动？6.设A,B元素原子可形成简单立方点阵固溶体，点阵常数a=0.3nm,若A,B原子的跳动频率分别为10F和10V1,浓度梯度为ICT?原子/£计算人,b原子通过标志界面的通量和标志面移动速度。3.根据无规行走模型证明：扩散距离正比于你。8・将一根高碳钢长棒与纯铁棒对焊起来组成扩散偶，试分析其浓度分布曲线随时间的变化规律。9.以空位机制进行扩散时，原子每次跳动一次相当于空位反向跳动一次，并未形成新的空位，而扩散激活能中却包

6、含着空位形成能，此说法是否正确？请给出正确解释。10.间隙扩散计算公式为D=a2Prfa为相邻平行晶面的距离，P为给定方向的跳动几率，：T为原子跳动频率；（1）计算间隙原子在面心立方晶体和体心立方晶体的八面体间隙之间跳动的晶面间距与跳动频率；（2）给出扩散系数计算公式（用晶格常数表示）；(3)固熔的碳原子在925°C下Zl・7xl(Ps",20°C下「=2.1><10'『，讨论温度对扩散系数的影响。11・为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择Y相区中进行？若不在Y相区进行会有什么结果？12•钢铁渗碳温度一般选择在接近但略低于Fe—N系共析温度(500°C)

7、,为什么？13.对掺有少量CcT的NaCl晶体，在高温下与肖脱基缺陷有关有关的Na'空位数大大高于与Ccf有关的空位数，所以木征扩散占优势；低温下由于存在Ccf离子而造成的空位可使Na•离子的扩散加速。试分析一下若减少Ccf浓度，会使图5-5转折点温度向何方移动？14.三元系发生扩散时，扩散层内能否出现两相共存区域，三相共存区？为什么？15.指出以下概念中的错误。(1)如果固溶体中不存在扩散流，则说明原子没有扩散。(1)因固体原子每次跳动方向是随机的，所以在没有任何扩散情况下扩散通量为零。(2)晶界上原子排列混乱，不存在空位，所以空位机制扩散的原子在

8、晶界处无法扩散。(3)间隙固溶体中溶质浓度越高，则溶质所占的间隙越多，供扩散的空余间隙越少，即z值越小，导致