Контрольная работа по "Материаловедению"

1.Вычертите диаграмму состояние системы алюминий – германий. Опишите взаимодействие компонентов жидком и твердом состояниях, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы состояния и объясните характер изменения свойств сплавов в данный системе с помощью правил Курнакова

Диаграмма состояния Αl-Ge является диаграммой эвтектического типа. Промежуточные фазы не образуются. Она характеризуется эвтектическим превращением при температуре 424°Сэвтектической точкой при содержании 30,3 % (ат.) Ge. Дальнейшие исследования не внесли каких-либо существенных изменений в изображении фазовых равновесий. Используя высокочистые материалы, содержащие 99,999 % (по массе) А1, 99,999 % (по массе) Ge, температура эвтектики была определена равной 415,5 °С. Эвтектика кристаллизуется при содержании 28,4 % (ат.) При давлении 2 ГПа образование эвтектики происходит при концентрации 43,4 % (ат.) Ge и температуре 440 °С.

В результате рентгеновского анализа максимальная растворимость Ge в (А1) равна 2,8 % . С понижением температуры растворимость Ge в А1 уменьшается. При температурах 395, 294 и 177°С она составляет 1,97, 0,55 и 0,2% Ge, соответственно. Методом обратного рассеивания ионов определена растворимость Ge в тонком слое Аl толщиной 100—600нм, которая составляет 0,034; 0,034; 0,056; 0,176; 0,77; 0,78; 1,45% (ат.) Ge при температурах 120, 160, 205, 250, 310, 350 и 395° С, соответственно.

По данным рентгеновского, микроструктурного анализов, измерения микротвердости и удельного электросопротивления максимальная растворимость Ge в (А1) под действием высокого давления 2ГПа увеличивается от 2,8 до 7,3 % Ge. При давлении ~7 ГПа и температуре 400 °С она может достигать -18 % Ge.

Солидус системы А1—Ge в области, богатой Ge, имеет ретроградный характер. растворимость А1 в (Ge) при температуре 925, 900, 675, 500, 300 °С составляет 0,17; 0,43; 0,97; 0,92; 0,63 % (ат.). Согласно результатам микроструктурного анализа и измерения микротвердости максимальная растворимость А1 в (Ge) при эвтектической температуре составляет 1,2 % (ат.); ретроградный характер измерения растворимости не обнаружен.

2. Вычертите диаграмму состояния железо-карбид железа, укажите структурные составляющие во всех областях диаграммы. Опишите превращения и постройте кривую нагревания в интервале температур от 0 до 1600 °С (с применением правила фаз) для сплава, содержащего 1,6 % С. Для заданного сплава определите при температуре 1350 °С процентное содержание углерода в фазах и количественное соотношение фаз.

Точка А (1539° С) на диаграмме соответствует температуре плавления чистого железа, а точка D (~ 1550° С) – температуре плавления цементита Fe3C. Точка G (911° С) соответствуют полиморфному превращению γ - железа в α - железо. Точка Е характеризует предельную растворимость углерода в γ - железе при 1147° С (2,14% С).

Процесс кристаллизации сплавов начинается по достижении температур, соответствующих линииACD (линия ликвидус). Конец затвердевания соответствует температурам, образующим линию солидусAECF.

При температурах, соответствующих линии АС, из жидкого сплава кристаллизуется аустенит, а по линии CD — цементит. В точке С при 1147° С и концентрации углерода 4,3% из жидкого сплава одновременно кристаллизуются аустенит и цементит, образуя эвтектику, которая называетсяледебуритом.

Сплавы, содержащие до 2,14% С, кристаллизуются в интервале температур, ограниченном линией АСи АE. После затвердевания (ниже линии солидус АE) сплавы получают однофазную структуру — аустенит.

При кристаллизации доэвтектических сплавов, содержащих от 2,14 до 4,3% С, из жидкой фазы по достижении температур, соответствующих линии ликвидус АС, сначала выделяются кристаллы аустенита, а при 1147° С (линия ЕС) сплавы затвердевают с образованием эвтектики — ледебурита. Следовательно, доэвтектические сплавы после затвердевания и при температурах выше