шпора металка

1) Механизм образования ободков вокруг первич. крист. а) если β-фаза способствует зарож-ю эвт-кой колонии, то α-ободок вокруг перв. Β-крист. – это сечение плоскостью шлифа основание эвт-ой колони, кот. форм-ся нарастании дендритной α-оболочки на подкладку из пер-ой β-фази; б) если перв. крист. α не принадлежит к фазе инициирующей эвт-ю крист-ю и эвт-ка обр-ся вдали от них, то мехнизм обр-я β-ободка след-ий. Эвт-я колония α+β зародивщись вдали от перв. α-крист. в процесс роста приближ. к нему. Вблизи перв. α-крист. основу кот. сост. комп. А, слой жид-го р-ра обагашён комп. В. Когда к этому слою приблизится фронт эвт-ой колонии α+β, фаза β из эвт. «вырывается вперед», образуя в слое в жидкости обогащен. комп. В, ободок вокруг перв. α-крист.

2) Начертите элементарную ГЦК решетку. Опр чис. ат. на 1 эл. ячейке. n_ƛ=8*1/8+6*1/2=4 ат. яч.

3) Электронная конц. для соед. Cu₅Zn₈ Zn(вал. 2)=16 Cu(вал. 1)=5 от. 21/13

4) Дальный порядок-переодич. расположении атомов по узлам прост. решетки. Ближный порядок- упорядоч. распол. атомов вокруг произ. выб-ого атома на раст-нии соизмеримом с межатомным.

5(59)) Изоб. крив. Таммана и дайте в качеством виде обясн-е характера этих зависимостей.

Скорость зарож. центров [1/(c*mm³)] число центров возник. в ед. врем. в ед. обьеме. Линейная скорость роста кристаллов [m/c]

6) Выр. Эвтектика. Как образуется?

Если в сплаве при крис-зии очень мало эвт-ой жидкости, то на микрошлифе нельзя обнаружить типич. эвт-ого строения. Одна из фаз эвт. α откладывается на пов-ти перв. крист. той же фазы, сливаясь с ними. М-у перв-ми крист-ми α обнаружатся только прослойки другой фазы β, кот. должна входить в эвт-ую колонию. Эвт-ка структурно вырож-ся в одну фазу. Образовавшиеся таким путем уч. Β фазы вокруг α-крист. наз-ют выр. эвт.

7(12)) Координационное число- число ближайших соседей, окружающих на равных расстояниях данный атом. (ОЦК)КЧ=8, (ГЦК и ГП)КЧ=12

8) Чем промежуточные фазы отличаются от граничных твердых р-ров? Твердые растворы могут быть непрерывные и граничные. Промежуточные фазы, отличие от твердых растворов, имеют собственную кристаллическую решетку, которая отличается от крист-ой решетки компонентов, образующих эту фазу.

9) Что является т/д-ким стимулом/движущей силой/ процесс крист-ии?

∆G_об –разность объемы эн. Гиббса.

10) Причины ден. формы роста Ме кр.

Исходный зародыш разветвляется и превращается в дендрит т. к. около вершин кристалла условия для роста более благоприятны из-за конвенктивных потоков и более сильного рассеяния теплоты кристаллизации во все стороны.

11) Какую эвт-ку н-ют аномальной?

Аномальная эвт-ка – эвт. в кот. колонии на шлифе не выявляются и распол. второй фазы нерегулярное.

13) Твердые растворы замещения - тв. р-р в кот. атома одного компонента замещает атомы другого компонента. Для них хар-на неогран. раств-ть.

14)Почему кристаллик размером меньше критического не способен к самопроизвольному росту при наличии т/д-ого стимула кристаллизации?

(Так как он термодин. неустойчив.)

Т.к. это энергетически невыгодно.

15) Какого возможные механизмы действия модификаторов?

1)Модификатор образует с Ме или с к-л примесью места гетерогенного зарождения кристалла.

2)Модиф-р растворенный в расплаве, м.б. поверхностно-активной добавкой с целю повышенной прочностных хар-к.

3)Модиф-р может способствовать образованию очень тонких шеек у основания ветвей дендритов и тем самым более легкому их отрыву и превращению в центры кристаллизации.

16) Какую эвт-ку н-ю нормальной?

Если эвтектика состоит из хорошо выраженных колоний и хар-ся регулярным расположением участков второй фазы, то ее н-ют нормальной.

17(32)) Коэффициент компактности- η н-ют отношению суммарного объема атомов, входящих в ячейку, к оъему решетку: η=Vат/Vяч.*100%

Для ОЦК=68% а для ГЦК и ГП=74%

18)Электронная конц-я для CuZn:

Ответ: 3/2

19)Выведите формулу для размера критического зародыша?

∆G_об=V*∆g_обр; ∆G_S=σ*S;

∆G_∑=-∆G_обр+∆G_S=- V*∆g_обр+ σ*S, если крист. куб, а ∆G_∑=-а³*∆g_обр+ σ*6а²; ∆G^’=0 то а=4σ/∆g_обр.

20)Изобразить схему зеренного стр. мет. слитка. Какие факторы и почему способствуют разв. зоны столб. крист.?

1-периферийная зона мелких крист.

2-зона столбч. крист.

3-зона равноосных крист.

Столбчатые крист растут перпенд. стенке, т.е в направлении теплоотвода, и подавляют рост других кристаллов, в результате формируется зона столб. крист.

21) Эвтектическая колония- это двухфазный бикристалл, сросток двух разветвленных кристаллов.

22(27)) Элементарная ячейка- это наименьший комплекс атомов, кот. при своем многократном повторении в прост-ве можно описать всю прост-ю решетку.

23) Ф-ла фаз Лавеса и отнеш. атом. радиуса? Фазы образ. двумя Ме описывается фор-ой АВ ₂. Отн-е радиус фаз R_A/R_B=1.2

24) Откуда берется энергия для образования критического зародыша?

В расплаве из-за хаотич. тепл. движения всегда существует группы атомов, кинет энергия которых как больше, так и меньше средней вел-ны.

25) Почему в зоне столбчатых кристаллов металлических слитка имеется текстура, а в зоне равновесных из нет? Равновесные зерна не имеют крист. граф-ой текстуру, т.к. растут при отсутствии направленного теплоотвода, в отличие от столбчатых.

26) Формы первичных кристаллов.

Дендритные, компактные многогр-ки, дендриты с гранеными ответвлениями.

28)Какие Ме образуют один с другим валентные соед-я?

Валентные соед-я образуют м-у типичными металлами и сильно электроотрицательными элементами 4В, 5В, 6В подгруппы: MgS, Al2O3. К валент. соед. пример пол/проводники: CdTe, GaAs.

29) Пок. на кривой Таммана, какая должна быть степ. переохлаждения, чтобы получить металл в аморфном сост? V_охл=10¹⁰-10¹²К/с

30(38))Какой из критических зародышей будет меньше, в случае гомоген. или гетер-ого зарождения при одинаковых степ. переох-я и почему?

Отв: При гетерогенном, т.к. зарожденные на готовом подложке хар-ся меньшим приростом межфазной энергия и соответственно меньшей работ. обр-ия критического зародыша.

31)(40) Граница крист-жидкость для Ме? Граница раздела атомно-шероховатая, осн. механизм роста непрерывный (нормальный); (для не Ме осн. механизм ступенчатый граница гладкая)

33) Чем фазы внедрения отличаются от твердый растворов внедрения?

1) Имеют кристаллическую решетку отличую от решетки переходных металлов; 2) Эти фазы содержит больше атомов неметаллов; 3) Имеют большую область гомогенности.

34) Что такое работа образования критического зародыша и как она изменится с увеличением степени переохлаждения?

Это изменение энергия Гиббса, приходящееся на единицу объема твердой фазы. Критический размер зародыша и работа его образования уменьшается при увеличении степени переохлаждения.

36) Правилo Рычага.

m*x₁+m*x₂=(m+n)*x₃

m/n=(x₃-x₂)/(x₁-x₃)

m/n=q/p

Доля фазы от всей массы сплава равно отношению длины противолежащего плеча к длине рычага.

37)Элект. конц. Юм-Розери и их крист. реш. ОЦК-3/2; сложная кубическая-21/13; ГП-7/4

39) Зависимости ∆G от Т для жидкой и твердой фазы:

41) У ОЦК или ГЦК больше атомов на ячейку?

У ГЦК.

42) Промежуточные фазы- любые твердые фазы кроме растворов на базе элементов; Интерметаллиды- такие промежуточные фазы, кот. обр-ся двумя металлами.

43) Какие факторы и почему способствуют развитию зоны столбчатых крист? 1) Сильное перегревание расплава; 2) Быстрое охлаждение; 3) Спокойная кристаллизация.

44) Степень переох-я – это разница м-у равновесной и реальной темпер-ой кристаллизации. Как изменить в реальном усл? Надо изменит скорость охлаждения.

63)Энергия активации диф-и Q где больше?

В случае об-емной диф-и.

65) Какие хар-ки пластичности материалов Вы знаете и как они определяются?

1) относительное удлинение:

δ%=((l_k-l₀)/l₀)*100%

2) относ. сужение

φ%=((F₀-F_k)/F₀)*100%

66(103)) E(Pb)=16ГПа, Е(Al)=70ГПа, соотн-е вел. деф-ции стержней. Док-во

Из закона Гука Е(свин)=16 Е(алюм)=70. σ=Е*ε, εпб/εал=70/16

67) Атомные механизм диффузии:

1) Простой обменный; 2)кольцевой; 3) диссоциативн. перем; 4) простой межузелный;5) миграция по протяжен. Деф. 6) эстафетная

68) Как и почему влияет хим-кий состав на твердость сплавов в системе с непрерывным рядом твердых растворов?

При растворении в чистом металле другого элемента твердость растет, т.к. крист. реш. искажается и скольжения дислокации затрудняется. МАХ тв-ти набл-ся в средней части системы.

69)Зависимости горячоломкости от сост эвт типа.

Максимум склонности к образ крист трещин наход вблизи концентрацион границы появл-я неравновес эвтектики. С увелич 2го комп-та растер, а потом падает до 0.

70) Какое св-ва н-ют объемной усадкой? Уменьшения объема в период крист-ии.

71) σ_В(предел прочности)- мах. нагрузка, кот испытывает образец до разрушения; σ_В=P_b/F₀

72)Барьеры скользящей дислока-ции? Дисперсные частицы, атмосфера Коттрелла, граница зерен, остановившиеся ранее дислокации.

74) Каким методом чаще польз. при построении линии ликвидус диаграммы сост? Термическим методом.

75) Возможны ли процессы диффузии при отр-х тем-х (Т<0)?

Да, сущ-ет gradC , а gradC есть движущая сила диффузии.

76) Как зависит коэф. диф. От размера зерна при один и той же тем? Чем меньше зерно, тем больше коэф. диф-зии.

77)Что происходит если соседние краевые дислокации разного знака, наход в одной плоскости скольж приб-ся одна к другой? Дислокация взаимно уничтожаются, аннигилируют.

78) Что принимают число тв-ти по Бринеллю?обоз-е?

HB- отнош. нагрузки Р(кгс) к площади шаровой пов-ти отпечатка(мм²)

79) что такое ψ=90?

Относит сужение – отнош уменьш- площ поп сеч в месте разрыва и нач площ образца. F-F₀/F₀*100%

80)Влияние хим. состава на твердость сплава.

При растворении в чистом металле другого элемента твердость растет, так как кристаллическая решетка

искажается и скольжение дислокаций затрудняется. Вследствие

того, что повышение твердости происходит при добавлении

металла В к металлу А и металла А к металлу В, где то

в средней части системы А—В наблюдается максимум твердости.

81) Почему горячие трещины обр-ся в эвт. интер. Крист-ии? В этом интервале сплав облад. низкой прочностью и очень хрупок из-за жидкой фазы по границам зерен.

82)Дальтониды- это соед-я пост-ого состава, или промежуточного фаза переменного состава в пределах области гомогенности которых на кривых свойство состава имеет сингулярная точка.

83)Что больше по величие KCV, KCU, KCT? Это работа удара с указанием вида концентратора. КСТ больше, т.к. исп для испыт матер особо ответствен конструкций, для кот важно сопрот-е развитию трещины.

84)В каких сплавах набл. аддитив-ность? Правило аддитивности?

В двухфазных сплавах. Правило состава в том что вклад каждой фазы α, β в вел-ну св-ва смеси опр св-ми этой фазы: y_α, y _β и ее долей в смеси С_α , С _β

Y= y_α С_α+ y _β С _β

85) (108) Зав-ть жидкотек. от состава эвт-ого типа. Сплав эвт-ого состава имеет более высокую жидкотекучесть, также как и чист. металлы. Чем больше темп интервал крист-ии сплава, тем хуже жидкотекучесть.

86) Опишите методику постр. линии сольвус методом микроструктурного анализа.

1)Образцы сплава заданного состава нагрев. до разн. Т вблизи критич. точки, длительно выдерживают, а затем резко охл. и уже при комнатной темп. анализ. микроструктуру под микроскопом. 2)Серию сплавов разного состава длит. выдерж. при зад. Т, затем резко охл. и проводит микростр. анализ сост. сплав выбир. так, чтобы они находились по обе стороны от предлагаемой границы фазовых областей.

87) Что такое коэффицент диффузии и что он характеризует ?

Отв: Коэффицент диффузии –колич хар-ка скорости диф-и = кол-ву в-ва, проход в 1 врем ч/з участок 1 площадипри градиенте конц-й =1

Что хар-ет?Показывает величину плотности потока при заданном градиенте концентраций .т.е D-мера скорости ,с которой система способна при заранее заданном условии .выравнить разность концентраций D[см2/с].

88)Каков глав. механ.дифф.в тверд.раст-ах. вденрения ?: отв: Межузельный (перемещ. атомов по междоузлиям)

89)Что такое дислокация какие типы бывает дислокации ?

Отв: Дислокация –линейное несовершенство, образ. в кристалле границу зон сдвига. Типы дислокации: Винтовая, краевая, смешанная

90)Что принимает за число твердости по Роквеллу?

Отв:HR-плотность определяется по глубине отпечатка.

HRC=100-e

HRB = 130-e

Е – цена одного дел. соотв. индикатора

HV=1,854P/d²

d-сред. арифм. длин обеих диаг. отпеч.

91) относит удлинение?

δ =((l_к-l₀₎/l₀₎*100%, мм

92) Как и почему влияет химический состав на электрическую проводимость в системе непрерывным рядом твердых растворов ?

ОТВ:

Электропроводность металла при растворении второго компонента снижается из-за рассеяния электронов проводимости на искажен. решетки.

93)Что понимают под “ Эффективным “ интервалом кристаллизации .Отв: Эффективный интервал кристаллизации –часть интервала критсаллизации заключается между Т обр.-я кристаллич. каркаса и солидусом .

94)Величина σ_В –это условное или истинное напряжение ?Дайте необходимое пояснение .

ОТВ: σ_В (условный предел прочности )- т.к берем начальную площадь .

95)Что такое упругая деформация?Какому закону она подчиняется ? Приведите формулу. Отв: Упругая деформация -обратимое изменение формы и размера, исчезающее после снятия нагрузки .Закон Гука : ,Е-модуль юнга

Сдвиг: r=G*y, G-модуль сдвига.

96)Почему чистый металл и сплав эвтектического состава склонен к образованию концентрированных раковин в отливках ?

Отв: Потому ,что кристаллизация идет благодаря интенсивности теплоотвод . стенками только с бока и со дна.

При большом градиенте температур по сечению отливки и у сплава с большим интервалом кристаллизации 2-х фазн обл распр. не на всю ширину отливки. В этом случае в отливке образовываются как усадочные раковины так и усадочные поры.

97)

98)Какой метод используется для построения границ области гомогенности промежуточных фаз ?Опишите методику построения .

Отв : микроструктурный

99)Что такое самодиффузия ?

Отв: Самодиффузия-переход атома металла из узла кристаллической решетки в соседнюю или межузельную действием теплового возбуждения. Диффузия –перенос разнородных атомов ,которых сопровождается изменением концентрации компонентов в отдельных зонах сплава .

100) Как измен коэф диф-ии с ростом тем? Увеличится с ростом тем.

D=D₀exp(-Q/RT)

101) Атомный механизм скольжения краевой дисл.

Одна часть крист. смещ-ся параллельно другой вдоль плоскости назыв-ой плос-ю скольжения. Это смешения происходит относительно нижней на одно межатомное расс-е.

102)Что такое предел пропорциональ-ности? Пр. проп-ти – это мах. напр-е, при котором еще выполняется з-н Гука

σ_п.ц.=Р_п.ц./F₀

104) Эл сопр от состава в сиситеме с непрер рядом тв р-ров?

105) Завис. объема усадочной раковины и сумм. объема рассеянных пор от состава в сист с непрерывным рядом тв-дых растворов и эвт типа.

V_p-объем раковины, V_n-об пор.

106) Ударная вязкость- это работа удара, отнесенная к нач. площ. попер. сеч. в месте расположения концентрато-ра. КС=Р(Н-h); КС=К/; [Дж/см²]. Физ. Смысл. Работа, затраченная на разрущ. образца.

64) Вакансия –количество свободных мест в кристаллическом решетке, размер которых не больше(?) атомных расст D во всех напр-ях.

107) Первичные кривые растяжения пластичного и хрупкого образца

111) Взаимодиффузия – диф-я продук-в диссоц-и соед-я в жидкости приотсут эл. Тока.

113) Что такое плот. дислокации и какого его размерность?

Это суммарная длина всех линий дислокаций в единице объеме

ρ=∑l/V [cm^-2]

114) σ_0,2(предел текучести)- это напр-я при кот. остаточная деформация составляет 0,2%. σ_0,2=Р_0,2/F₀

115) Сущность аддитивности двухфазн сплавов?

Вклад каждой α,β фазы в вел-ну св-ва смеси у опред-ся сво-вом этой у_α, у_β и ее долей в смеси сα,сβ: Y= y_α С_α+ y _β С _β

116)В каком случае диф-я идет быстрее? идет быстрее по циклическому, т.к. энергия активации меньше.

117)Конц. вакансий- отнош. числа вакансий к числу узлов крист. реш. С ромтом тем равновесн. конц. вакансий увел-ся по экспоненте.

C_V=n/N=exp(-E₀/kT)

120) Что означает KCV? Ударн вязкость с концентратором V типа, КС=К/F

45) Из каких кристалов состоит колонии эвтектики? Из двух разветвленных кристалов α и β фаз.

47) Фазы Хегга- промежуток фаз внедрения удовлетворяющий условию R_x/Rме ≤0.59, и имеющий простую структуру свойств типичности.

48)Дендритная ячейка-сечение ветвей дендритных металлов, видимое на шлифе. Зависимость размера от скорости охлаждение? С ↑Vохл дендрит развивается быстрее.

49)Факторы способ. разв. зоны равносных крист.почему?

1) небольшой перегрев, 2) медленная охлаждение слитка. 3) перемешивание сплава. Перемешивание расплава помогает отрыву кристалликов, вследствие что можно получить только равноосн. Зерна которые занимают все сечение отливки.

Для столбчатых. Рост осущ-ся в напр-ии перпендик-ом стенкам отвода тепла вследствие чего можно получить зону столб. крист. проросш. до центра отливки, а зоны равноосн. не будет.

50) Почему для полиморфного превращение степень переохл. должна быть больше, чем при кристаллизации расплава при одинаковой интенсивности теплоотвода? Из за меньшей подвижностей атомов в кристалле, чем в расплаве, и из за упругого сопротивление среды образующего кристаллы новой модификации.

51)На графике зависимости эн. Гиббса фаз от Т укажите температурные интервалы существовании стабильных α и β модификаций и расплава?

(Т’-T₀ )-стаб. Β фаза

T> T₀-стаб. Ж фаза

T< T₀-стаб. α фаза

52)Принцип структурного соответствия. Принцип Данк-Каноб: Решетка новой фазы стремится так ориентир. по отношению к решеткам ион фаз, чтобы межфазн. энергия была минимальная, это достигается когда расположение атомов на соприкосновение гранях имеет большое сходство.

53)Полиморфизм в металлах- способность простых и сложных в-в иметь различную структуру в зависимости от внеш усл (Т, Р)

54)Зависимость изменения _ΔG от Т для высокого Т ой модификации γ-Fe (Решетка ГЦК) и низкой Т модификации α-Fe(решетка ОЦК)(Температура плавления γ -Fe↔α-Fe=911^oC) Почему при 915 ^oC т/д стабильна. γ-Fe

При Т=915^оС т/д стаб. γ-Fe, так как

_ΔG меньше чем y α-Fe.

55)Т/д стимул процесса полиморф. превращения ? _ΔG, кот. является разностью энергии Гиббса двух крист. модификаций.

56)Фазовый наклеп. Изменение уд. объема при полиморфным превращение может вызвать не только упругость но и пластическую деформацию приводя к повышению плотности дислокации.

58)Результирующая изменения энергии Гиббса.

_ΔG= -_ΔG_обр+ _ΔG_пов + _ΔG_упр

60)Объясн. Появл. нового слагаемого в формуле _ΔG при полиморфном превр?

Зарождение кристаллов при полиморфном превращении затруднено не только из за упругой деформации кристаллов исходной и новых модификаций. Эта деф. Неизбежна т.к новая модиф. Отлич. структурно→необходимо добавить _ΔG_{упр .}

61)Явление “Оловянная чума”. Зарождение серого Sn начин. поверх белого Sn так как тут < _ΔG_{упр .} Появление ямочки, что вызывает сущ. Напряжение в Мe и образ. серый порошок, α- модификация. Превращение β-Sn в α-Sn ----оловянная чума.

62) Почему деформационный термический анализ более чувствителен по сравнению с термической анализом? Большая чувствительность деф. метода в том что наряду с простой кривой нагревания 2 (не заметно перелома Т на термограмме) существует дифференциальная термограмма, регистрирующая _ΔТ, кот. четко проявляется.