论述题1. 固溶体合金的相图如图所示，试根据相图确定：
①成分为ω(B)=40%的合金首先凝固出来的固体成分；
②若首先凝固出来的固体成分含ω(B)=60%，合金的成分为多少?
③成分为ω(B)=70%的合金最后凝固的液体成分；
④合金成分为ω(B)=50%，凝固到某温度时液相含有ω(B)=40%，固体含有ω(B)=80%，此时液体和固体各占多少?
①在合金成分线与液相线相交点作水平线，此线与固相线交点的合金成分即为首先凝固出来的固体成分：ω(B)=85%。
②作ω(B)=60%垂直线与α固相线相交点的水平线，此线与液相线L相交点的成分即为合金成分：ω(B)=15%。
③原理同上：合金成分ω(B)=20%。
④利用杠杆定律：
固体所占的比例=1-75%=25%
2. 设冷变形后位错密度为10
12/cm
2的金属中，存在着加热时不发生聚集长大的第二相微粒，其体积分数φ=1%，半径为1μm，问这种第二相微粒的存在能否完全阻止此金属加热时再结晶(已知G=10
5MPa，b=0.3nm，比界面能σ=0.5J/m
2)。
再结晶驱动力
F=Gb
2(ρ-ρ
0)≈Gb
2ρ=10
11×(3×10
-10)
2×10
16=9×10
7N/m
2 再结晶阻力
F＞＞f，故这种第二相微粒的存在不能完全阻止再结晶。
3. 为25℃时尺寸为25cm×25cm×3cm的长方体Al铸件设计型腔的尺寸(Al的线膨胀系数为25×10
-6/℃)。
为了最终得到特定尺寸的铸件，注入液态Al的型腔必须比铸件尺寸大。纯Al会在660℃始凝固，随着温度降低到室温，固态铸件尺寸会收缩。如果计算出了收缩量就可以得到型腔的最初尺寸。
Al的线膨胀系数为25×10-6/℃。从Al的凝固点到室温(25℃)的温度变化为660-25=635℃。尺寸变化可以由下式给出：
Al=l0-lf=αl0△T
对于25cm的尺寸，lf=25cm。求l0：
l0-25=(25×10-6)(l0)(635)
l0-25=0.015875l0
0.984l0=25
l0=25.40cm
对于3cm的尺寸，lf=3cm。求l0：
l0-3=(25×10-6)(l0)(635)
l0-3=0.015875l0
0.984l0=3
l0=3.05cm
所以，型腔尺寸应设计为25.40cm×25.40cm×3.05cm，这样铸件就会收缩到所需要的尺寸。
4. W在20℃时每10
23个晶胞中有一个空位，从20℃升温至1020℃时，点阵常数膨胀了(4×10
-4)%，而密度下降了0.012%，求W的空位形成能和形成熵。
；而W的晶体结构为bcc，每个晶胞含有2个W原子，故
。由于升温时晶体总质量不变，即
而晶体从T
1上升至T
2时，体积的膨胀是由点阵原子间距增大和空位浓度增高共同引起的，对边长为L的立方体，从T
1升至T
2时总的体积变化率
由点阵常数增大引起的体积变化率
若T
1时空位浓度与T
2时相比可忽略不计，则T
2时的平衡空位浓度
故C
1020=(0.012-3×4×10
-4)%=1×10
-4 因此，
解得
5. Co-Sb平衡相图如图所示。
1．写出图中1118℃、≈1065℃、936℃、874C、629℃、422℃、≈377cC水平线的名称。
2．写出图中固态单相的相结构类型，并写出其中化合物的化学式。
3．写出w
Sb=90%的合金在200℃时的平衡相，并计算相组成物的相对量。
4．写出w
Sb=90%的合金在200℃时的平衡组织，并计算组织组成物的相对量。
1．1118℃：共晶反应线。
≈1065℃：磁性转变线。
936℃：包晶反应线。
8740℃：包晶反应线。
629℃：共晶反应线。
422℃：同素异构(多晶型)转变线。
≈377℃：有序一无序转变线。
2．(εCo)、(αCo)、(Sb)皆为置换固溶体。
β：CoSb。
γ和γ′：CoSb
2。
δ：CoSb
3。
3．平衡相：δ+(Sb)，其中，
4．平衡组织：δ
先+(δ+(Sb))
共晶，其中
6. 解释冷变形金属加热时回复、再结晶的过程及特点。
冷变形金属加热时，各自特点如下：
(1) 回复过程的特征
①回复过程组织不发生变化，仍保持变形状态伸长的晶粒。
②回复过程使变形引起的宏观一类应力全部消除，微观二类应力大部分消除。
③回复过程中一般力学性能变化不大，硬度、强度仅稍有降低，塑性稍有提高，某些物理性能有较大变化，电阻率显著降低，密度增大。
④变形储能在回复阶段部分释放。
(2) 再结晶过程的特征
①组织发生变化，由冷变形的伸长晶粒变为新的等轴晶粒。
②力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧降低，塑性提高，恢复至变形前的状态。
③变形储能在再结晶过程中全部释放，三类应力(点阵畸变)清除，位错密度降低。
(3) 晶粒长大过程的特征
①晶粒长大。
②引起一些性能变化，如强度、塑性、韧性下降。
③伴随晶粒长大，还发生其他结构上的变化，如再结晶织构。
7. 含ω(Mn)为12.3%，ω(C)为1.34%的奥氏体钢，点阵常数为0.3624nm，密度为7.83g/cm
3，C，Fe，Mn的相对原子质量分别为12.01，55.85，54.94，试判断此固溶体的类型。
判断固溶体的类型，可以用该固溶体合金晶胞内的实际原子数(n)与纯溶剂晶胞内原子数的(n
0)的比值作为判据，有下式：
先计算该奥氏体钢的平均分子量：
晶胞的体积
V=(0.3624×10
-7)
3=47.6×10
-24(cm
3)
故
对于γ-Fe(奥氏体)，n
0=4，故
，即此同溶体必含有间隙原子。因为C原子半径比Fe，Mn原子半径小得多，故易处于间隙位置，形成C在Fe中的间隙固溶体。
设C处于Fe间隙位置形成的间隙固溶体的晶胞中平均原子数为n
1，由于固溶体中C的原子数分数
且
故可得n
1=4.25
由于
，所以Mn在合金中应为置换式固溶。
综上所述，可以判断此固溶体为C-间隙，Mn-置换式固溶体。
8. 形变
1．写出面心立方金属的一个具体的滑移系；多晶体变形时，在一定的形变量下，为何有的晶粒内是单系滑移而另一些晶粒内是多系滑移？为何有的晶粒内滑移量大而另一些晶粒内滑移量小？
2．什么是形变织构？有哪几类？如何表示？
1．如(111)
；这是形变的不均匀性；晶粒中某一滑移系相对于力轴的取向因子大时先滑移开动，取向因子小时后滑移开动，所以各晶粒的形变量不同；硬取向力轴引起多系滑移，如＜111＞、＜100＞、＜110＞方向，软取向力轴对应单系滑移，如＜123＞方向。
2．形变过程导致晶粒发生转动，最后各晶粒内的某些晶向趋于平行，这种因形变而导致取向择优称为形变织构。织构分为板织构和丝织构；板织构表示为{HKL}＜UVW＞，表示经轧制变形后，晶粒的{HKL}面转向平行于轧面，晶粒的＜UVW＞方向转到平行于轧向。丝织构表示为＜UVW＞。答轧制织构、拔丝织构也得分。
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