材料科学基础相图习题.doc

〔1试根据相律绘成平衡相图并标注各相区符号及特征点的温度和成分〔2如果希望得到A2B化合物与β共晶组织加上5％的b初的合金,求该合金的成分05硕士答案：〔1相图,x为A原子重量百分比设合金的成分为x,由题意：Wβ初=/<0.75-0.6>=5%x=5%*15%+60%=0.75%+60%=60.75%8．综述金属结晶过程形核的热力学条件、能量条件和结构条件答：必须同时满足以下四个条件,结晶才能进行〔1热力学条件为DG<0 只有过冷〔热过冷才能使DG<0因为DGv＝－LmDT/Tm〔DT为过冷度,即金属结晶时,实际开始结晶的温度必须低于理论结晶已度〔即DT＞0〔3能量条件为具有能量起伏一个临界晶核形成时,五分之一的表面能要靠能量起伏来提供〔4结构条件为具有结构起伏液态金属中规则排列的原子集团时聚时散的现象它是结晶核心形成的基础结晶—金属由液态转变为固态的过程称为凝固,由于固态金属是晶体故又把凝固称为结晶 重结晶—指在固态状态下,物质由一种结构转变成另一种结构,这是一种固态相变过程 再结晶—将冷压力加工以后的金属加热到一定温度后,在变形的组织中重新产生新的无畸变的等轴晶粒、性能恢复到冷压力加工前的软化状态的过程。

在此过程中,仍然属于固态过程 三者的区别于联系：结晶、重结晶发生相变过程,再结晶没有；结晶、重结晶和再结晶都是形核与长大的过程发生结晶与重结晶的驱动力为反应相与生成相的自由能差,再结晶为储存能再结晶后强度、硬度下降而塑韧性提高,而重结晶则属于同素异构转变第九章烧结；1、解释下列名词；〔1烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的；烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程,烧成包括多；变化；部分；〔2晶粒生长：无应变的材料在热处理时,平均晶粒；况下,连续增大的过程；二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程；〔3固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛；气孔之间的传质,变为坚硬、致密烧结体的过程；液第九章 烧 结1、解释下列名词〔1烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程,烧成包括多种物理变化和化学变化烧成的含义包括的范围广,烧结只是烧成过程中的一个重要部分〔2晶粒生长：无应变的材料在热处理时,平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程〔3固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下,通过物质与气孔之间的传质,变为坚硬、致密烧结体的过程。

液相烧结：有液相参加的烧结过程2、详细说明外加剂对烧结的影响?答：〔1外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变,缺陷增加,有利结构基元移动而促进烧结；〔2外加剂与烧结主体形成液相,促进烧结；〔3外加剂与烧结主体形成化合物,促进烧结；〔4外加剂阻止多晶转变,促进烧结；〔5外加剂起扩大烧结范围的作用3、简述烧结过程的推动力是什么?答：能量差,压力差,空位差4、说明影响烧结的因素？答：〔1粉末的粒度细颗粒增加了烧结推动力,缩短原子扩散距离,提高颗粒在液相中的溶解度,从而导致烧结过程的加速；〔2外加剂的作用在固相烧结中,有少量外加剂可与主晶相形成固溶体,促进缺陷增加,在液相烧结中,外加剂改变液相的性质〔如粘度,组成等,促进烧结〔3烧结温度：晶体中晶格能越大,离子结合也越牢固,离子扩散也越困难,烧结温度越高〔4保温时间：高温段以体积扩散为主,以短时间为好,低温段为表面扩散为主,低温时间越长,不仅不引起致密化,反而会因表面扩散,改变了气孔的形状而给制品性能带来损害,要尽可能快地从低温升到高温,以创造体积扩散条件〔5气氛的影响：氧化,还原,中性〔6成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密,对烧结越有利。

5、在扩散传质的烧结过程中,使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧结？说明原因答：在扩散传质的烧结过程中,系统内不同部位〔颈部、颗粒接触点、颗粒内部空位浓度不同,导致原子或质点由颗粒接触点向颈部迁移,填充到气孔中因此使坯体致密化的推动力是空位浓度差对于扩散传质：〔1控制原料的起始粒度非常重要,颗粒细小的原料可促进烧结,因为颈部增长速率x/r与原料起始粒度r的3/5次方成反比；〔2温度对烧结过程有决定性作用,扩散系数与温度呈指数关系,因此提高温度可加速烧结6、固相烧结与液相烧结的主要传质方式？固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？答：固相烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质和扩散传质,液相烧结的主要传质方式有溶解-沉淀传质和流动传质固相烧结与液相烧结的共同点是烧结的推动力都是表面能；烧结过程都是由颗粒重排、物质传递与气孔充填、晶粒生长等阶段组成不同点是：由于流动传质比扩散传质速度快,因而致密化速率高；固相烧结主要与原料粒度和活性、烧结温度、气氛成型压力等因素有关,液相烧结与液相数量、液相性质、液-固润湿情况、固相在液相中的溶解度等有关7、氧化铝烧结到接近理论密度时,可使可见光几乎透过100％,用它来装钠蒸气〔在超过大气压的压力下作为路灯。

为通过烧结实现这一点,请你列出研究方案答：制备透明氧化铝陶瓷的主要技术措施是：〔1采用高纯氧化铝原料,Al2O3>99.9%,无杂质和玻璃相；〔2添加0.1～0.5%MgO,在晶粒表面生成镁铝尖晶石,降低晶界移动速度,抑制晶粒生长；〔3在氢气或真空中烧结,促进气孔扩散；〔4采用热压烧结,提高制品致密度8、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力,并比较两者之大小答：烧结推动力是粉状物料的表面能〔γsv大于多晶烧结体的晶界能〔γgb,即γsv>γgb生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差,使界面向晶界曲率半径小的晶粒中心推进烧结的推动力较大,约为4~20J/g晶粒生长的推动力较小,约为0.4~2J/g,因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍9、99％A12O3瓷的烧结实验测得在1350℃烧结时间为10min时,收缩率ΔL／L为4%；烧结时间为45min,收缩率为7.3%试求这种氧化铝瓷烧结的主要传质方式是哪一种？答：Al2O3瓷烧结的主要传质方式是扩散传质10、烧结推动力是什么? 它可凭哪些方式推动物质的迁移,各适用于何种烧结机理?解: 烧结的推动力从广义上讲是化学位移梯度,具体的是系统的表面能；主要以流动传质,扩散传质,气象传质,溶解 - 沉淀方式推动物质迁移。

其中：固相烧结中传质机理：〔1 流动传质 〔2 扩散传质 〔2 气相传质液相烧结中的传质机理 〔1 流动传质 〔2 溶解-沉淀11、烧结过程是怎样产生的,各阶段的特征是什么?解：烧结过程是经过成型的固体粉状颗粒在加热到低于熔点温度的温度下,产生颗粒粘结；通过 物质传递,使成型题逐渐变成具有一定几何形状和性能的整体的过程烧结初期：颗粒仅发生重排和键和,颗粒和空隙形状变化很小,颈部相对变化 x/r<0.3 ,线收缩率小于0.06 烧结中期：〔1烧结中期,颈部进一步扩大,颗粒变形较大,气孔由不规则的形状逐渐变成由三个颗粒包围的,近似圆柱形的气孔,且气孔是联通的〔2晶界开始移动,颗粒正常长大与气孔接触的颗粒表面为空位源,质点扩散以体积扩散和晶界扩散为主而扩散到气孔表面,空位返乡扩散而消失〔3坯体气孔率降为5%左右,收缩达90%烧结末期：〔1进入烧结末期,气孔封闭,相互孤立,理想情况为四个颗粒包围,近似球状〔2晶粒明。