1、第4章 單相及多相合金的結(jié)晶一、判斷題1、“平衡凝固”條件下，凝固后零件斷面的成分均勻地為CS =C0。所以“平衡凝固”開始時晶體析出的成分即為C0。（ × ）2、對于“平衡凝固”及“液相充分混合”所假設(shè)的溶質(zhì)再分配條件下，固-液界面前沿不存在溶質(zhì)富集層，即界面處及其前方的液相成分處處相同。（ ）3、在“平衡凝固”及“液相充分混合”所假設(shè)的溶質(zhì)再分配條件下，固-液界面處的固相及液相成分CS、CL隨凝固過程的進行均始終在不斷升高。（ ）4、在“液相只有有限擴散”以及 “液相中部分混合（有對流作用）”溶質(zhì)再分配條件下，固-液界面處的固相及液相成分CS、CL隨凝固過程的進行始終不斷升高。（

2、 × ）5、其他條件相同情況下，無論K01 還是K01，溶質(zhì)平衡分配系數(shù)K0小的合金更易于發(fā)生出現(xiàn)成分過冷。（×）6、其他條件相同情況下，原始濃度C0高的合金更易于出現(xiàn)成分過冷。（ ）7、是否出現(xiàn)成分過冷及成分過冷的程度，既取決于合金性質(zhì)因素（K0、C0、DL、mL）,也取決于工藝因素（R，GL）（ ）8、無論是純金屬還是合金，只有當凝固界面液相一側(cè)形成負溫度梯度時，才可能出現(xiàn)過冷現(xiàn)象。（ × ）9、在滿足胞狀晶生長的成分過冷條件下，若增大凝固界面前方的溫度梯度GL，則可能出現(xiàn)柱狀樹枝晶的生長方式。（ × ）10、在“液相只有有限擴散”溶質(zhì)再分配條件下，

3、當達到穩(wěn)定狀態(tài)時，界面處及其前方液相成分隨時間變化均符合，且溶質(zhì)富集層以外的成分均為CL =C0。（ ）11、如果某合金的當前凝固存在成分過冷程度處于“胞狀晶”生長方式的范圍內(nèi)，若大幅度增大液體實際溫度梯度GL，凝固界面有向“平整界面”變化的可能。（ ）12、成分過冷較小時胞狀晶生長方向垂直于固-液界面，與晶體學取向無關(guān)。（ ）13、“液相部分混合”（有對流作用）的溶質(zhì)再分配，若液相容積很大以及容積并非很大情況下，N處的均為C0，。（ × ）14、如果某合金的當前凝固存在成分過冷程度處于“胞狀晶”生長方式的范圍內(nèi)，若大幅度增大R，生長方式有向“柱狀樹枝晶”變化的可能。（ ）15、規(guī)則

4、共晶也可能出現(xiàn)胞狀共晶或樹枝狀共晶形態(tài)。這是由于第三組員在界面前沿形成尺度達數(shù)百個層片厚度數(shù)量級的富集層，產(chǎn)生成分過冷而引起的。（ ）二、填空題1、在合金其他性質(zhì)不變的情況下，若 降低 GL / R 比值或 提高 合金成分 C0，合金固溶體結(jié)晶形貌變化趨勢為：平面晶胞狀晶柱狀樹枝晶內(nèi)部等軸晶（自由樹枝晶）。2、晶體自型壁生核，然后由外向內(nèi)單向延伸的生長方式，稱為“ 外生生長”。平面生長、 胞狀 生長和 柱狀樹枝晶 生長皆屬于此類生長。等軸枝晶在熔體內(nèi)部自由生長的方式則稱為“ 內(nèi)生 生長”。3、凝固過程枝晶間距越小，合金的成分偏析程度越 小 ，凝固熱裂紋形成傾向越 小 ，顯微縮松及夾雜物分布的分

5、散度越 大 ，材料的性能越 好 。4、共晶兩相沒有共同的生長界面，兩相的析出在時間上和空間上都是彼此 分離 的，各自以不同的速度 獨立 生長，因而形成的組織沒有 共生 共晶的特征。這種非共生生長的共晶結(jié)晶方式稱為 離異生長 ，所形成的組織稱 離異共晶 。5、規(guī)則共晶為層片狀還是棒狀，主要取決于兩相 體積 的差別，當其中一相的體積分數(shù)小于 1 時，則該相傾向于以棒狀方式生長。6、共晶組織生長中，共晶兩相通過原子的 橫 向擴散不斷排走界面前沿積累的溶質(zhì)，且又互相提供生長所需的組元彼此合作，并排地快速向前生長，這種共晶生長方式稱為 共生 生長。 三、選擇題1、下面哪一種說法是錯誤的？ CA、對于溶質(zhì)

6、平衡分配系數(shù)K01，K0越小，最終凝固組織的成分偏析越嚴重。B、“固相無擴散，液相僅有有限擴散”溶質(zhì)再分配進入穩(wěn)定階段的CL為C0 /K0。C、“固相無擴散，液相僅有有限擴散”及“液相部分混合（有對流）”的兩種溶質(zhì)再分配情況下，進入穩(wěn)定階段的固相成分均為C0。D、成分為C0的合金，按照平衡相圖，當溫度由液態(tài)降低至TL而開始析出單相固溶體相時，其液相的成分為C0，其固相成分為C0 K0。2、成分為C0的長條形鑄件自左向右定向凝固，對于教材上所描述的四種溶質(zhì)再分配條件，凝固過程中液固界面的固相成分CS始終在不斷升高的情況有： AA、“平衡凝固”及“固相無擴散，液相液相充分混合均勻”條件下的兩種凝固

7、情況；B“固相無擴散，液相僅有有限擴散”以外的其他三種；C除“平衡凝固”以外的其他三種；D四種溶質(zhì)再分配條件。3、右圖中1、2、3、4 為自左向右定向凝固終了的固相溶質(zhì)分布曲線，屬于“液相中部分混合”的情況為： BA. 曲線 1B. 曲線 2C. 曲線 3D. 曲線 4 4、下面因素的改變均增加成分過冷程度的是： DA. 增大R、C0，降低GL、mL；B. 增大R、DL，降低GL；C. 降低GL、K0（K01）及C0；D. 增大R、C0、K0（K01）;E. B 和D5、在共晶合金的凝固中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是： DA. 非共晶成分的合金也可以得到 100%的共晶組織。B. 共晶成分的合金，一定可

8、以得到 100%的共晶組織。C. 共晶成分的合金，也可能得不到 100%的共晶組織。D. A 和C 。6、下面論述是錯誤的為： EA. 金屬-金屬相共晶及金屬-金屬間化合物共晶，為“規(guī)則共晶”。金屬-非金屬共晶及非金屬-非金屬共晶，所得到的均屬于“不規(guī)則共晶”；B. 第三組元（K01）存在時，若對層片狀共晶兩相前沿均形成較大成分過冷時，形成胞狀共晶，成分過冷進一步增大可形成樹枝狀共晶組織；C. 金屬-非金屬共晶,由于小晶面相長大具有強烈的方向性易發(fā)生彎曲和分枝，所得到的屬于“不規(guī)則共晶”，因而不可能發(fā)生兩相協(xié)同共生生長；D. 在 相、 相兩固相間界面張力各方向相同的情況下，當某一相的體積分數(shù)遠

9、大于另一相時，則該相以棒狀方式生長；E. C 和D。四、簡答題1、固相無擴散、液相只有擴散情況下產(chǎn)身成分過冷的判據(jù)及影響成分過冷的因素，說明成分過冷對結(jié)晶形貌的影響？ 答：成分過冷判據(jù)：影響成分過冷的因素：液相中溫度梯度GL越小，成分過冷越大；生長速度R越大，成分過冷越大；液相線斜率mL越大，成分過冷越大；合金原始成分C0越大，成分過冷越大； 擴散系數(shù)DL越小，成分過冷越大；分配系數(shù)K0越小，成分過冷越大。成分過冷對結(jié)晶形貌的影響：當C0一定時，隨著GL減小，或R增大時，晶體形貌由平面晶依次發(fā)展為胞狀樹枝晶、柱狀樹枝晶、等軸樹枝晶；而當GL、R一定時，隨C0的增加，晶體形貌也同樣由平面晶依次發(fā)

10、展為胞狀樹枝晶、柱狀樹枝晶、等軸樹枝晶。 2、 簡述晶體生長形貌隨成分過冷大小變化的規(guī)律。 參考：隨“成分過冷”程度的增大，固溶體生長方式由無“成分過冷”時的“平面晶”依次發(fā)展為：胞狀晶柱狀樹枝晶內(nèi)部等軸晶。3、Al-Cu相圖的主要參數(shù)為CE33%Cu,=5.65, Tm660,TE548。用Al1Cu合金澆一細長試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固液界面為平界 面，當固相無Cu擴散，液相中Cu充分混合時，求：(1)凝固10時，固液界面的CS*和CL*。(2)共晶體所占的比例。 答：（1）溶質(zhì)分配系數(shù) k0=0.171 當10時，有 0.1871.09（2）設(shè)共晶體所占的比例為，則

11、則0.01474、Al-Cu合金相圖的主要參數(shù)：CE=33%,Csm=5.65%,Tm=660,TE=548, 用Al-1%Cu（即：Co=1%）合金澆一細長圓棒試樣，使其從左至右單向凝固，冷卻速度足以保持固-液界面為平面。當固相中無Cu擴散，液相中Cu有擴散而無對流，達到穩(wěn)態(tài)凝固時，求：（1）固-液界面的Cs*和CL*（2）固-液界面的Ti（忽略動力學過冷度Tk） （1） （2） 5、某二元合金相圖如圖所示。合金液成分為WB=40%，置于長瓷舟中并從左端開始凝固。溫度梯度大到足以使固液界面保持平面生長。1）假設(shè)固相無擴散，液相均勻混合。試求：相與液相之間的平衡分配系數(shù)k0；凝固后共晶體的數(shù)量占試棒長度的百分之幾？畫出凝固后的試棒中溶質(zhì)B的濃度沿試棒長度的分布曲線，并注明各特征成分及其位置。 1）液相均勻混合時：a) b) 共晶體所占的百分數(shù)應該是，在共晶溫度時所剩余的液相，此時應利用夏爾公式 ，40 6040× 44.4% 所以，