42

Министерство образования Российской Федерации

Московская государственная академия тонкой химической технологии

имени М.В.Ломоносова

«УТВЕРЖДАЮ»

Проректор по учебной работе

МИТХТ им. М.В.Ломоносова

_____________проф. Фролкова А.К.

« ___ » ____________ 2003 г.

Бакалавриат по направлению 551600 «Материаловедение и технология новых материалов»

ПРОГРАММА ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА

Рассмотрено на заседании

Методического Совета

МИТХТ им. М.В. Ломоносова

« ___ » ____________ 2003 г.

Протокол № _______

Москва 2003

Общепрофессиональные дисциплины

Материаловедение. Технология конструкционных материалов

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

1. Почему при увеличении давления температура плавления одних веществ растет, а других - падает?

Ответ: Отличие состоит в том, что в первом случае объем жидкой фазы больше, чем объем твердой, а во втором - наоборот. Повышение давления препятствует протеканию процессов, сопровождающихся увеличением объема, и способствует протеканию процессов, в ходе которых объем уменьшается; соответственно плавление происходит при более высокой или более низкой температуре.

2. Сформулируйте общие условия равновесия в гетерогенной системе.

Ответ: Температура одинакова и постоянна во всех точках системы; давление одинаково и постоянно во всех точках системы; химический потенциал каждого из компонентов одинаков во всех фазах.

3. Будет ли существовать точка четырехфазного равновесия в двухкомпонентной системе, если компоненты неограниченно смешиваются (взаимно растворяются) во всех фазах?

Ответ: Нет, поскольку максимальное возможное число фаз в двухкомпонентной системе, равное 4, не может быть реализовано - при полной взаимной растворимости компонентов во всех фазах образуются только одна твердая, только одна жидкая и одна газовая фаза (максимальное число фаз 3).

4. Сформулируйте принципы непрерывности и соответствия.

Ответ: Непрерывному изменению состава системы соответствует непрерывное изменение свойств, если не образуются новые и не исчезают старые фазы. Каждой фазе или комплексу фаз на диаграмме состояния соответствует свой геометрический образ.

5. Сколько максимально фаз может сосуществовать в двухкомпонентной системе?

Ответ: Максимальное число фаз равно 4: F = n + k -  - a; при a = 0 F = 2 + 2 -  = 4 -  ; _max = 4.

6. Какие типы твердых растворов существуют?

Ответ: Существуют твердые растворы замещения, внедрения, вычитания.

7. Каковы причины распада твердых растворов на основе двух компонентов?

Ответ: Причинами распада твердых растворов являются: а) естественное уменьшение взаимной растворимости с понижением температуры; б) наличие полиморфизма у одного или обоих компонентов; в) образование промежуточной фазы.

8. Что такое конгруэнтно и инконгруэнтно плавящаяся промежуточная фаза в двухкомпонентной системе? Запишите перитектическую реакцию.

Ответ: Промежуточная фаза A_mB_n плавится конгруэнтно, если соблюдается условие A_mB_{n (т)} = A_mB_{n (ж)} . Инконгруэнтно плавящаяся промежуточная фаза при повышении температуры разлагается по перитектической реакции A_mB_{n (т)}  L +  _(т) .

9. Сколько максимально фаз может сосуществовать в трехкомпонентной системе? Каковы способы изображения фазовых равновесий в трехкомпонентных системах?

Ответ: Максимальное число фаз в трехкомпонентной системе равно 5 (при a = 0). Полное описание может быть выполнено в 4-мерном пространстве (координаты P, T, x₁ , x₂). Если P = const, совокупность фазовых равновесий изображается в объеме (трехмерном пространстве T, x₁ , x₂). Обычно пользуются проекцией линий ликвидуса на концентрационный треугольник.

10. Какому равновесию отвечает самая низкая температура плавления в тройной системе эвтектического типа?

Ответ: В тройной системе эвтектического типа температурному минимуму соответствует эвтектическое равновесие L_E = A + D + C.

11. Чем отличается обратимый полиморфный переход от необратимого?

Ответ: Обратимый (энантиотропный) полиморфный переход может быть осуществлен при нагревании и охлаждении системы; необратимый полиморфный переход совершается только при нагревании и в обратную сторону пройти не может.

12. Какие структурные составляющие (первичные кристаллы, эвтектика) , какого состава и в каком массовом соотношении будет содержать после охлаждения от температуры 700⁰С до 20⁰С сплав с содержанием компонента В 27% (масс)? Какие превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Первичные кристаллы насыщенного -раствора, 10% (масс) В, и эвтектика, 61% В, в соотношении 2:1. Превращения в интервале 500-200⁰С: L  ; при 200⁰C: L_E   + .

13. Какие структурные составляющие (первичные кристаллы, эвтектика) , какого состава и в каком массовом соотношении будет содержать после охлаждения от температуры 500⁰С до 20⁰С сплав с содержанием компонента В 78% (масс)? Какие превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Первичные кристаллы насыщенного -раствора, 95% (масс) В, и эвтектика, 61% В, в соотношении 1:1. Превращения в интервале 300-200⁰С: L  ; при 200⁰C: L_E   + .

14. Какие фазы, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 900⁰С до 20⁰С сплав, содержащий 30% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Только кристаллы  - раствора с содержанием В 30% (масс); в интервале 700 - 400⁰С L  , при 400⁰С L_P+  ; в интервале от 400 до  330⁰С L  .

15. Какие фазы, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 900⁰С до 20⁰С сплав, содержащий 70% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Кристаллы насыщенного  - раствора с содержанием В 40% (масс) и кристаллы насыщенного  - раствора с содержанием В 90% (масс) в соотношении (по массе) 2:3; в интервале 700 - 400⁰С L  , при 400⁰С L_P+ .

16. Какие структурные составляющие, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 900⁰С до 20⁰С сплав, содержащий 50% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Первичные кристаллы  - фазы с содержанием В 60% (масс) и эвтектику Е₁ с содержанием В 30% (масс) в соотношении (по массе) 2:1; в интервале 600 - 200⁰С L  , при 200⁰С L_Е   + .

17. Какие структурные составляющие, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 900⁰С до 20⁰С сплав, содержащий 80% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Первичные кристаллы  - фазы с содержанием В 70% (масс) и эвтектику Е₂ с содержанием В 85% (масс) в соотношении (по массе) 1:2; в интервале 500 - 400⁰С L  , при 200⁰С L_Е   + .

18. Какие фазы, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 700⁰С до 20⁰C сплав, содержащий 80% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Кристаллы  (95% В) и кристаллы S (70% В) в соотношении 2:3. Фазовые превращения: в интервале 550 - 400⁰С L  , при 400⁰С L +   S.

19. Какие структурные составляющие, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 700⁰С до 20⁰C сплав, содержащий 60% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Кристаллы S (70% В) и эвтектика (30% В) в соотношении 3:1. Фазовые превращения: в интервале 450 - 400⁰С L  , при 400⁰С L_P +   S; в интервале 400 - 200⁰С L  S; при 200⁰С L_Е   + S.

20. Какие структурные составляющие, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 700⁰С до 20⁰C сплав, содержащий 40% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Кристаллы S (70% В) и эвтектика (30% В) в соотношении 1:3. Фазовые превращения: в интервале 350 - 200⁰С L  S; при 200⁰С L_Е   + S.

21. Какие фазы, какого состава и в каком соотношении (по массе) будет содержать после охлаждения от температуры 800⁰С до 20⁰C сплав, содержащий 40% (масс) В? Какие фазовые превращения протекают при его охлаждении? Нарисуйте кривую охлаждения.

Ответ: Кристаллы  (25% В) и  (95% В) в соотношении 13:3. Фазовые превращения: в интервале 650 - 570⁰С L  S; в интервале 400 - 20⁰С   .