材料科学基础第6章 习题课.ppt

材料科学基础 第六章 习题课 ;一、主要内容;练习及习题解答;;;;;;;;;;19.为使铝锭晶粒细小，浇铸时应采用的模子是 （ ） A 、冷砂模 B 、热砂模 C 、冷金属模 D 、热金属模 20. 纯金属均匀形核时 （ ） A 、当过冷度△T很小时，原子可动性低，相变驱动力 低，因此，形核率低； B、当过冷度△T很小时，原子可动性高，相变驱动力高，因此，形核率低； C、当过冷度△T很小时，原子可动性低，相变驱动力高，因此，形核率低； D、当过冷度△T很小时，原子可动性高，相变驱动力低，因此，形核率低。;形核率与过冷度的关系为具有极大值的曲线，因此，当金属结晶时超过一定过冷度反而会使形核率下降。（ ） 变质处理不仅是加入形核剂促进非均匀形核而且也可以阻碍晶核长大促使晶粒细化。（ ） 金属结晶时，体积自由能只能补偿表面能的1/3，尚有2/3能量需依靠能量起伏供给，我们把这部分能量叫形核功。（ ） 非均匀形核时，形核功大小与润湿角有关，润湿角愈大形核功愈小。（ ） 金属结晶时，液态原子由无序排列转变为有序排列，熵值不断减小，所以结晶过程是一个自发过程。（ ）;在任何过冷度下液态金属中出现的最大的结构起伏都是晶核。（ ） 光滑界面一般指平直界面，粗糙界面在微观角度是锯齿状的小平面界面。（ ） 液态金属中存在着许多尺寸不同的短程有序的原子小集团，这些小集团不会消失都能不断长大，而发展为晶核。 （ ） 在液态金属如出现大于临界晶核半径的晶胚，表明一经取得了形核功，就一定能长大。（ ） 冷却曲线上因结晶潜热释放所出现的平台温度亦称为实际结晶温度。（ ） 过冷度愈大，临界晶核半径尺寸愈小，形核功愈大。 ;12.非均匀形核时，临界晶核（曲率）半径决定了晶核 的形状和体积大小（ ） 13.液态金属只要过冷到其熔点一下就会发生结晶（ ） 14.晶粒度级数越大，晶粒越细。（ ）;越大;;;;;;;;;;;;;; ;13. 考虑在一个大气压下液态铝的凝固，对于不同程度的过冷度，即：ΔT=1，10，100和200℃，计算：(a)?临界晶核尺寸；(b)?半径为r*的晶核中晶胞的个数；(c)?从液态转变到固态时，单位体积的自由能变化ΔG*（形核功）；(d)?从液态转变到固态时，临界尺寸r*处的自由能的变化 ΔGv。铝的熔点Tm=993K，单位体积熔化热Lm=1.836×109J/m3，固液界面比表面能δ=93mJ/m2，晶胞体积V0=1.66×10-29m3。 ;解答:（a） 临界晶核尺寸 ，因为ΔT= Tm-T是正值，所以r*为正，将过冷度ΔT=1℃代入，得：;(c) ;同理可得ΔT=10，100和200℃的结果 ;14.已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压)，过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm，纯镍的熔点为1726K，熔化热Lm=18075J/mol，摩尔体积V=6.6cm3/mol，计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。 ;第六章作业