无机材料科学基础习题与解答完整版(6)

2019-03-02 23:13

所以C1组成B含量为26%,C2组成B含量为17.3%。

5. 已知A,B两组分构成具有低共熔点的有限固溶体二元相图〔图10-12(i)〕。试根据下列实验数据绘制相图的大致形状:A的熔点为1000℃,B的熔点为700℃。含B为0.25mol的试样在500℃完全凝固,其中含0.733 mol初相α和0.267mol(α+β)共生体。含B为0.5mol的试样在同一温度下完全凝固,其中含0.4 mol初相α和0.6mol(α+β)共生体,而α相总量占晶相总量的50%。实验数据均在达到平衡状态时测定。

解:设C点含B为x%,E点含B为y%,D点含B为z%,由题意借助杠杆规则得关系式:

解得: x=5.1% y=79.9% z=94.9%

由此可确定C、D、E三点的位置,从而绘出其草图。

6. 在三元系统的浓度三角形上画出下列配料的组成点,并注意其变化规律。

1. A=10%, B=70%, C=20%(质量百分数,下同) 2. A=10%, B=20%, C=70% 3. A=70%, B=20%, C=10%

今有配料(1)3kg,配料(2)2kg,配料(3)5kg,若将此三配料混合加热至完全熔融,试根据杠杆规则用作图法求熔体的组成。

解:根据题中所给条件,在浓度三角形中找到三个配料组成点的位置。连接配料(1)与配料(2)的组成点,按杠杆规则求其混合后的组成点。再将此点与配料(3)的组成点连接,此连线的中点即为所求的熔体组成点。

7. 图〔10-24(e)〕是具有双降升点的生成一个不一致熔融三元化合物的三元相图。 请分析1,2,3点的析晶路程的各自特点,并在图中用阴影标出析晶时可能发生穿相区的组成范围。组成点n在SC连线上,请分析它的析晶路程。

解:熔体1的析晶路程:

熔体2的析晶路程:

熔体3的析晶路程;

8. 在(图10-36)中: (1).划分副三角形;

(2).用箭头标出界线上温度下降的方向及界线的性质; (3).判断化合物的性质;

(4).写出各无变量点的性质及反应式;分析M点的析晶路程,写出刚到达析晶终点时各晶相的含量。

解:(1)、(2)见图解;

(3)S1不一致熔融化合物,S2一致熔融化合物,S3不一致熔融化合物,S4不一致熔融化合物,S5一致熔融化合物,S6一致熔融化合物。 (4) E为单转熔点:L+C ? S6+S5 F为双转熔点:L ? S4-S6-S5 G为单转熔点:L+S6? S3+S4 H为单转熔点:L+S4? S3+S5

9. 分析相图(图10-37)中点1、2熔体的析晶路程。( 注:S、1、E 在一条直线上)。

解:熔体1具有穿相区的特征,液相在E3点反应完,固相只剩S一个相,所以穿过S相区,最终在E2点结束。

熔体2液相在E3点反应完,固相剩S和B两个相,无穿相区情况,最终在E2点结束。

10. 在Na2O-CaO-SiO2相图(图10-35)中: (1)划分出全部的副三角形;

(2)判断界线的温度变化方向及界线的性质; (3)写出无变量点的平衡关系式;

(4)分析并写出M点的析晶路程(M点在CS与NC3S6连线的延长线上,注意穿相区的情况)。

解:⑴、⑵见图解; ⑶见下表:

表10-14 Na2O-CaO-SiO2系统富硅部分的无变量点的性质 图中相平衡 点号 1 LNS+NS2+N2CS3 化学组成(wt%) 平衡性质 平衡温度(℃) Na2O Al2O3 SiO2 低共熔点 双升点 双升点 双升点 低共熔点 低共熔点 821 37.5 1.8 60.7 2 L+NC2S3 NS2+N2CS3 827 36.6 2.0 61.4 3 L+NC2S3 NS2+NC3S6 785 25.4 5.4 69.2 4 L+NC3S6 NS2+NCS5 785 25.0 5.4 69.6 5 L NS2+N3S8+ NCS5 755 24.4 3.6 72.0 6 L N3S8+ NCS5+S(石英) 755 22.0 3.8 74.2 7 L +S(石英)+NC3S6 NCS5 双降点 晶型转变 双升点 双升点 晶型转变 晶型转变 827 19.0 6.8 74.2 8 α石英α磷石英(存在L及NC3S6) L+βCS NC3S6 +S(石英) 870 18.7 7.0 74.3 9 1035 13.7 12.9 73.4 10 L+βCS NC2S3 + NC3S6 1035 19.0 14.5 66.5 11 αCSβCS(存在L及α磷石英) βCS(存在L及NC2S3) 1110 14.4 15.6 73.0 12 αCS1110 17.7 16.5 62.8 (4)M点位于△NC3S6-NS2-NCS5内,在4点析晶结束,最终晶相为:NC3S6、NS2NCS5。开始析出βCS,经过晶型转变、转熔等一系列反应,连穿三个相区,最终在4点析晶结束。

11. 一个陶瓷配方,含长石(K2O·Al2O3·6SiO2)39%,脱水高岭土(Al2O3·2SiO2)61%,在1200℃烧成。问:(1) 瓷体中存在哪几相?(2) 所含各相的重量百分数是多少?

解:在K2O-Al2O3-SiO2系统相图的配料三角形(图10-32)中根据长石与脱水高岭土的含量确定配料组成点,然后在产物三角形(图10-32)找最终平衡相,根据杠杆规则计算各相组成。

第十一章 扩 散

11-1 名词解释(试比较其同)

1.无序扩散:原子或离子的无规则扩散迁移运动发生在结构无序的非晶态材料中,称为无序扩散。

晶格扩散:原子或离子在晶体结构中不断地改变位置而出现由一处向另一处的无规则迁移运动,称为晶格扩散。

2.本征扩散:不含有任何杂质的物质中由于热起伏引起的扩散。

非本征扩散:由于杂质引入引起的扩散。

3.自扩散:一种原子或离子通过由该种原子或离子所构成的晶体中的扩散。

互扩散:两种或两种以上的原子或离子同时参与的扩散。

4.稳定扩散:是指扩散物质的浓度分布不随时间变化的扩散过程,使用菲克第一定律可解决稳定扩散问题。


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