武汉理工2012级《相变理论》试卷上传

2012级研究生《相变理论》大型作业要求：统一格式（第一页为封面）课程名称，班级，学号，姓名（要求打印，用订书机在左边装订）完成时间：第19周，1月7日纸质作业收齐1月7日电子文档（做成一个文档，如“樊新民.doc”，发至[e-mail]）一、分析、计算和证明题（60分，每题15分，选4题）1）已知某材料、、、相的自由能-成分曲线如图所示，从热力学角度判断浓度为C0的相及相应析出的相，并说明理由。指出在所示温度下的平衡相（稳定相）及其浓度。图某材料、、、相自由能-成分曲线2）设在固态相变过程中新相形核率N及长大速率G均为常数，经t时间后形成新相体积分数x符合Johnson-Mehl方程)3exp(143tNGx。如已知形核率N=1000/cm3.s，长大速率G=3×10-5cm/s，试计算（1）发生相变速度最快的时间；过程中的最大相变速度；（2）获得50%转变量所需的时间。3）证明相变中均匀临界形核自由能*G等于其表面能的31（设均匀形核为球形，vG为单位形核自由能，为单位形核的表面能）。ABαβγδC0G4）A-B二元系相图。计算B从以A为基的α相固溶体中析出第二相的长大速率。已知B在A为基的α中的固溶度曲线为log10(Xsolvus)=2.853-2.875*10+3/T，Xsolvus为原子百分数。问在600℃下，1.5%的固溶体材料形核1min后的长大速率。（设为1D长大，例如在晶界上析出）；B在α中的扩散系数为t/X2(XXXvmolek2.217)/(exp104.7solvusBsolvus015DJQRTQD）；，其中v--长大速率；X0--固溶体成分；XB--纯B成分;t--时间。5）Al-Cu相图富Al端如图所示。分别指出经固溶处理的材料在T1、T2温度时效时的脱溶序列；解释为什么具有最大相变自由能的稳定相不会首先形成。图Al-Cu相图富Al端6）β相在α相基体上借助于γ相非均匀形核，假设界面能，试证明：（1）当形成单球冠形β相核心时（见下图a），所需的临界晶核形核功是均匀形核时的一半；（2）当形成双球冠形β相晶核时（见下图b），临界晶核形核功是均匀形核时的5/16。图β相在α相基体上借助于γ相非均匀形核二、简述题（40分，每题10分，选4题）1）试从转变热力学，动力学，组织，性能方面论述钢中珠光体转变和马氏体转变的异同点。2）从相变特点和相图几何规律等方面说明一级相变与二级相变的差别有哪些？用材料中相ααββγγ（a）（b）T1T2αα+θα‘+θ‘α‘’+θ‘‘Cu，%变例子举例说明。3）什么为惯习现象和惯习面，产生的原因是什么？可以通过哪些方法确定新相与母相的惯习面。4)某材料中的空位形成能为115KJ/mol，将将该材料加热到850℃后激冷至室温（20℃）。若认为高温下的空位能全部保留到室温，并认为室温时的空位浓度为平衡溶度，试求过饱和空位浓度和平衡空位浓度的比值。5）介绍你即将从事的硕士研究生论文研究工作可能与相变理论的应用结合点。