材料成型第三章重难点复习题.doc

第三章课后作业 练习一 填空题 1、凝固是物质由液相转变为固相的过程。包括由液体向晶态固体转变，称为 ，及由液体向非晶态固体转变，称为 。 2、物质自由能G随温度上升而，液相自由能GL随温度上升而下降的斜率固相GS的斜率T＜Tm时，固-液体积自由能之差：ΔGV = GS－GLΔGV称为 。其表达式为： 。 4、由公式可以看出， 是影响相变驱动力的决定因素，过冷度ΔT ，凝固相变驱动力ΔGV越大。 5、设固相表面曲率k0，由于曲率的影响物质的实际熔点比平衡熔点Tm（r =∞时）Sb, Bi, Ga等少数物质，固态时的密度低于液态的密度，压力对熔点的影响与上述情况 。 7、特定温T*下液、固相成分达到平衡时，溶质平衡分配系数K0定义的数学表达式 为： 。 8、假设液相线及固相线为直线，则随温度的上升，溶质平衡分配系数K0为 。 9、对于K0＜1，固相线、液相线张开程度 ， K0越小，固相成分开始结晶时与终了结晶时差别越大，最终凝固组织的成分偏析越 。因此，常将∣1- K0∣称为“ ”。 解答题： 1、从热力学角度证明：＞，并说明此式的含义。 2、从热力学角度证明凝固相变驱动力的表达式：。 3、在右图中，液态合金成分为C0。假设在冷却过程中按平衡方式凝固（液相及固相成分均按相图变化），在图上分别标出T1，T2 及任意特定温度T*与液相线、固相线的交点的成分，以及两个空白的( )中的相区。 4、根据K0的热力学表达公式[教材（3-11）（3-12）]，说明： （1）溶质平衡分配系数K0主要取决于哪两方面热力学因素？ （2）若假设 K0＜1的条件是什么？为什么？ 练习二 填空题 一般来说凝固形核是以 方式进行的，即依靠 或 界面提供的衬底进行生核过程，（亦称“ 形核”或“ 形核”）。 均质晶核形成时，设晶核为球体，系统自由能变化由两部分组成，其中，液-固体积自由能之差（由引起）为相变 ，而固-液界面能（由引起）则 相变。 球状固体质点从金属液中开始形成时，只有其半径r大于临界晶核半径r*时，其统自由能ΔG随r增大而 ，固体质点才能稳定存在，称为 ；而在r＜r*时，随r 增大而 ，这时不稳定的固体质点还不能称为晶核，而只能称为 。对应于r=r*的系统自由能最大值ΔG*称为 。 临界晶核半径r*与过冷度ΔT成 关系。形核功与过冷度的关系为ΔG*∝Δ，过冷度ΔT ，ΔG*越大，ΔT→0时，ΔG*→ ，这表明过冷度很小时 ，也从数学上证明了为什么物质凝固必须要有一定 。 形核功ΔG*的大小为临界晶核表面能的 , 它是均质形核所必须克服的 。形核功由熔体的“能量起伏”提供。因此，过冷熔体中形成的晶核是“ 起伏”及“ 起伏”的共同产物。 过冷度ΔT增大，r*及ΔG*下降，形核率I 。对于一般金属，过冷度ΔT较小时，均质形核的形核率几乎始终为 。当温度降到某一程度，达到临界过冷度（ΔT*），形核率迅速 。研究表明，ΔT*≈ Tm左右，可见，均质形核需要 的过冷度。 非均质形核与均质形核临界半径r* 。通常情况下，非均质形核功ΔG远 均质形核功ΔG，非均质形核过冷度ΔT*比均质形核的要 。 新生晶体与杂质基底之间的界面张力σSC越小，接触角（润湿角） ，则ΔG ，夹杂界面的非均质形核能力 ，形核过冷度ΔT* 。 基底晶体与结晶相的晶格错配度越小，共格情况 ，界面张力 ，越容易进行非均质形核。 一般认为：≤ ，为完全共格，非均质形核能力强； ＜＜ ，为部分共格，杂质基底有一定的非均质形核能力；＞25%，为 ，杂质无非均质形核能力。 二、选择题 1、右图所示均质形核情形下三种半径与温度的关系，下面哪种说法是错误的？ 临界晶核半径r*与过冷度ΔT成反比，即ΔT越大（温度越低），则r*越小。 液体中原子团簇的统计平均尺寸r°随温度降低（ΔT增大）而增大。 过冷度达到ΔT *之后，原子团簇平均半径r°已达临界尺寸，开始大量形核。ΔT *理解为大量形核过冷度。 只有过冷度ΔT达到或超过ΔT *，才可能有稳定晶核存在。 2、非均质形核与均质形核相比，下面哪一种说法的是正确的？ 两者临界半径r*相同，形核功ΔG过冷度ΔT*比r*相同，远小于