界面工程平时习题答案：华中科技大学版.docx

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1、《材料成形界面工程》硕士生课程平时习题（2016年12月）1、炼钢熔液表面有炉渣熔液。假设在自然状况下，炉渣熔液与钢液的界面能sl1-l2=0.55J/m2，钢液的表面能sl2=1.2J/m2，炉渣的表面能sl1=0.8J/m。2（1）计算炉渣熔液在钢液表面的铺展系数。解：S=(σl2-σl1-σl1-l2)A=1.2-0.55-0.8=-0.15J.m-2（2）根据上述计算结果，判断炉渣能否在钢液表面自动铺展？若不能铺展，计算炉渣熔液与钢液的润湿角。解：S<0,所以不能自动铺展。根据Young方程有，σl2=σl1co

2、sθ+σl1-l2，所以θ=35.7°（3）哪些因素或措施会促进炉渣液在钢液表面铺展？解：1、通过调整炉渣成分来减小炉渣的表面张力；2、适当降低钢液的碱度；3、适当提高温度；2、(1)用表列出6--10种纯金属或合金熔液的熔点、表面张力（表面能）数据、凝固时的固液界面能数据，以及相同材料固态时的表面能和晶界能数据。熔点液态金属表面固液界面能/J.m-2晶界能σ表面能σ/°C张力σ/N•m-1BB/J.m-2B/J.m-2Al6600.9140.0930.61.100±0.6Cu10831.360.1770.531.650

3、±0.1Pt17731.800.2400.782.10±0.3Ag10000.9030.1260.41.140±0.1Au10631.140.1320.41.400±0.1Fe15351.8720.2040.792.20±0.3（2）从上述表面能或界面能数据中能够总结出什么规律性的认识？解：表面张力与晶格能、熔点和液态金属摩尔容积有关，晶格能越大表面张力越大，熔点越高，液态金属摩尔体积越小，表面张力越大；3、根据你平时看的资料或涉及自己研究领域的资料，请给出一例“固-固界面微观结构”，并给出文字说明或解释！（注：涉及图片

4、时，可粘贴图片在答题纸上，或打印）解：（1）下图为某论文研究Al-Si合金变质机理---为什么Si的生长形态发生变化？固态Si晶粒1-晶粒2界面结构，γgb=2γSi-Lcos(θ/2)。（2）下图中的黑色区域为SiCp，灰色区域为基体α-Al。同时，可以看出，纳米SiCp与α-Al基体的界面处有界面产物生成，说明有界面反应的发生，其界面结合紧密、没有孔隙或裂纹存在，而且界面层很薄，平均尺寸不足3nm。