问题
问答题
根据下图所示A-B二元共晶相图(共晶温度为500℃)：
1．将含B=10wt(重量)%的合金进行定向凝固，定量给出结晶初始瞬间的晶体中B组元的浓度和稳态结晶前沿的液相浓度。并给出稳态结晶条件下液相所对应的最高和最低液相线温度值。
2．计算共晶成分的合金中α和β两相的重量比。
3.已知凝固速度R=1cm/h，扩散系数为D=2×10-5cm2/s，这系统相对于发生成分过冷的临界温度梯度应是多少？为了保持液，固界面在整个凝固过程中处于平直状态，真实系统的温度梯度应该大于还是小于这个临界值。
4．在一般锭子凝固条件下，在B=25wt%合金的室温组织，可以观察到α晶界上有少量β相，这是否是平衡组织？图示并解释该组织产生的原因。
答案
参考答案：
1．假设液相线和固相线均为直线，从图可知K0=CS/CL=1/2。含10%B的液相初始结晶时晶体中应含(10%)/2=5%B。在稳态结晶时结晶前沿成分为合金成分的固相平衡，所以液相成分为含(10%)×2=20%B。从下图得知，对应60%液相线上温度下降400℃。所以，B每上升10%，温度下降66.6℃，即
液相中最高浓度20%和最低浓度10%分别对应的温度为：
T3=(900-2×66.6)℃≈766℃
T1=(900-66.6)℃≈8330C
2．α/β=(85-60)/(60-30)=5/6
3．成分过冷的临界温度梯度为：
为了保持液固界面平直，温度梯度应大于上述临界值。
4．该组织不是平衡组织。产生原因是由于不平衡冷却。先结晶的固相含B较低，而且在凝固过程中不能通过扩散使固相成分均匀，其结果是固相的平均成分偏离固相线，即图中虚线所示，在共晶温度下仍有少量液相，这部分液相在共晶温度下倾向于发生离异共晶，其结果是在α晶界处留下了少量β相。