湖北民族学院物化实验报告二元合金相图.docx
- 文档编号:4270499
- 上传时间:2023-05-06
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:65.05KB
湖北民族学院物化实验报告二元合金相图.docx
《湖北民族学院物化实验报告二元合金相图.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《湖北民族学院物化实验报告二元合金相图.docx(17页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
湖北民族学院物化实验报告二元合金相图
二元合金相图
一、目的要求
1.用热分析法测绘Pb-Sn二元金属相图。
2.了解热分析法的测量技术。
二、预习要求
1.掌握热分析法测量绘制相图的基本原理。
2.熟悉实验仪器的性能及使用方法,了解影响实验测定的各种因素。
3.理解步冷曲线的物理意义,掌握如何由实验数据绘制相图的方法。
三、基本原理
相图是多相(二相或二相相以上)体系处于相平衡状态时体系的某物理性质(如温度)对体系的某一自变量(如组成)作图所得的图形,图中能反映出相平衡情况(相的数目及性质等),故称为相图。
二元或多元体系的相图常以组成为自变量,其物理性质则大多取温度。
由于相图能反映出多相平衡体系在不同自变量条什下的相平衡情况,因此,研究多相体系的性质,以及多相体系相平衡情况的演变(例如冶金工业冶炼钢铁或其他合金的过程,石油工业分离产品的过程等),都要用到相图。
图4.1是一种类型的二元简单低共熔物相图。
图中A、B表示二个组分的名称,纵轴是物理量温度T,横轴是组分B的百分含量B%。
在acb线的上方,体系只有一个相(液相)存在;在ecf线以下,体系有两个相(两个固相——晶体A、晶体B)存在;在ace所包为的面积中,一个固相(晶体A)和一个液相(A在B中的饱和熔化物)共存;在bcf所包围的面积中,也是一个固相(晶体B)和一个液相(B在A中的饱和熔化物)共存;图中c点是ace与bef两个相区的交点,有三相(晶体A、晶体B、饱和熔化物)共存。
测绘相图就是要将相图中这些分隔相区的线画出来。
常用的实验方法是热分析法。
热分析法所观察的物理性质是被研究体系的温度。
将体系加热熔融成一均匀液相,然后让体系缓慢冷却,并每隔一定时间(例如半分钟或一分钟)读体系温度一次,以所得历次温度值对时间作图,得一曲线,通常称为步冷曲线或冷却曲线,图4.2是二元金属体系的一种常见类型的步冷曲线。
冷却过程中,若体系发生相变,就伴随着一定热效应,团此步冷曲线的斜率将发生变化而出现转折点,所以这些转折点温度就相当于被测体系在相图中分隔线上的点。
若图4.2是图4.1中组成为P的体系的步冷曲线,则点2、3就分别相当于相图中的点G、H。
因此,取一系列组成不同的体系,作出它们的步冷曲线,找出各转折点,即能画出二元体系的最简单的相图(对复杂的相图,还必须有其他方法配合,才能画出)。
图4.1A-B体系相图图4.2步冷曲线
从相图定义可知,用热分析法测绘相图的要点如下:
⑴被测体系必须时时处于或非常接近于相平衡状态。
因此,体系冷却时,冷却速度必须足够慢,以保证上述条件近于实现。
若体系中的几个相都是固相,这条件通常很难实现(因固相与固相间转化时的相变热较小),此时测绘相图,常用其它方法(如差热分析法)。
⑵测定时被测体系的组成值必须与原来配制样品时的组成值一致。
如果测定过程中样品各处不均匀,或样品发生氧化变质,这一要求就不能实现。
⑶测得的温度值必须能真正反映体系在所测时间时的温度值。
因此,测温仪器的热容必须足够小,它与被测体系的热传导必须足够良好,测温探头必须深入到被测体系的足够深度处。
本实验测定铅、锡二元金属体系的相图,用SWKY数字控温仪,通过KWL-08可控升降温电炉来控制体系的加热和冷却速度。
四、仪器和药品
1.仪器
SWKY型数字控温仪一台;KWL-08型可控升降温电炉一台;样品管一只。
2.药品
铅(CP);锡(CP)。
五、实验步骤
1.如图4.3实验装置所示连接实验仪器。
图4.3步冷曲线测量实验装置示意图
2.测定被研究体系的步冷曲线
⑴配制样品
用感量为0.1克的台称分别配制含锡量为20%、40%、61.9%、80%的铅—锡混合物各100克,另外称纯铅100克,纯锡80克,分别放在6个硬质破璃样品管中。
⑵依次测锡、铅以及含锡61.9%、80%、40%、20%等样品的步冷曲线。
将样品管放在加热电炉中,让样品熔化(在样品上方覆盖一层石墨粉,以防止样品氧化),加热方法见KWL-08可控升降温电炉使用方法和SWKY数字控温仪操作步骤。
样品的温度不宜升得太高,一般在样品全部熔化后,再升高30℃左右即可(如升得太高,样品易氧化变质,而且将增加冷却时间;如太低,则不能明显地测得转折点)。
将KWL-08可控升降温电炉的冷风量调节逆时针旋转到底(最小),加热量调节顺时针旋转到底(最大),“内控”、“外控”开关置于“外控”,电源“开”“关”置于“开”。
采用SWKY数字控温仪控温时,由于玻璃试样料管内温度较炉膛内温度的滞后性,故当设置完成进行加热时,必须将温度传感器置于炉膛内。
系统需降温时,再将温度传感器置于玻璃试样料管内(注意:
当温度离设置温度30℃左右时,将加热量调节逆时针旋转减少加热电压,降低加热速度)。
样品全部熔化后,电源“开”“关”置于“关”,让其缓慢冷却,每隔30秒钟或一分钟记录一次温度,直到步冷曲线的水平部分以下为止。
六、实验注意事项
1.实验中要注意控制升温熔化和降温冷却的速度。
2.每次实验要保证样品完全熔化,熔化完以后还要使温度升高30℃左右。
3.冷却时间要充分,直到温度下降到步冷曲线水平部分以下为止。
4.实验中保证样品不被影响物污染。
七、数据处理
实验数据记录:
含锡40%
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
30
317.4
1230
213.3
2430
167.7
3630
113.1
4830
84.8
60
313.9
1260
211.3
2460
165.1
3660
112.2
4860
84.3
90
310.1
1290
209.4
2490
162.7
3690
111.3
4890
83.7
120
306.6
1320
207.6
2520
160.4
3720
110.4
4920
83.2
150
303
1350
205.8
2550
158.4
3750
109.6
4950
82.7
180
299.6
1380
204
2580
156.5
3780
108.7
4980
82.1
210
296.1
1410
202.2
2610
154.6
3810
107.9
5010
81.6
240
292.8
1440
200.4
2640
152.6
3840
107
5040
81.1
270
289.4
1470
198.6
2670
150.9
3870
106.2
5070
80.6
300
285.9
1500
196.9
2700
149.4
3900
105.4
5100
80.1
330
282.8
1530
195.2
2730
148.2
3930
104.6
5130
79.6
360
279.6
1560
193.4
2760
147
3960
103.8
5160
79.1
390
276.4
1590
191.7
2790
145.8
3990
103
5190
78.6
420
273.2
1620
190
2820
144.6
4020
102.3
5220
78.2
450
270.1
1650
188.2
2850
143.2
4050
101.5
5250
77.7
480
267.1
1680
186.6
2880
141.9
4080
100.8
5280
77.2
510
264.1
1710
184.9
2910
140.5
4110
100.1
5310
76.7
540
261.3
1740
183.3
2940
139.1
4140
99.3
5340
76.3
570
258.5
1770
181.6
2970
137.8
4170
98.6
5370
75.9
600
255.8
1800
180
3000
136.4
4200
97.8
5400
75.4
630
253.3
1830
178.8
3030
135.1
4230
97.2
5430
75
660
250.9
1860
178.8
3060
133.8
4260
96.5
5460
74.5
690
248.6
1890
179.5
3090
132.5
4290
95.8
5490
74.1
720
246.4
1920
180
3120
131.3
4320
95.5
5520
73.7
750
244.3
1950
180.2
3150
130.1
4350
94.5
5550
73.2
780
242.2
1980
180.3
3180
128.9
4380
93.8
5580
72.8
810
240.1
2010
180.2
3210
127.7
4410
93.2
5610
72.3
840
238
2040
180.1
3240
126.5
4440
92.5
5640
72
870
236
2070
179.9
3270
125.4
4470
91.9
5670
71.5
900
234.1
2100
179.8
3300
124.3
4500
91.3
5700
71.1
930
232
2130
179.7
3330
12.31
4530
90.7
5730
70.8
960
230.1
2160
179.5
3360
122.1
4560
90.1
5760
70.3
990
228.2
2190
179.1
3390
121
4590
89.5
5790
69.9
1020
226.3
2220
178.8
3420
120
4620
88.8
----
----
1050
224.4
2250
178.3
3450
118.9
4650
88.3
----
----
1080
222.5
2280
177.6
3480
117.9
4680
87.7
----
----
1110
220.6
2310
176.8
3510
116.9
4710
87.1
----
----
1140
218.6
2340
175.4
3540
115.9
4740
86.5
----
----
1170
216.8
2370
173.3
3570
115
4770
85.9
----
----
1200
215
2400
170.5
3600
114
4800
85.4
----
----
含锡20%
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
30
320.7
1230
214.8
2430
149.6
3630
107.1
4830
80.5
60
317.3
1260
212.4
2460
148.1
3660
106.2
4860
79.9
90
313.5
1290
210.1
2490
146.6
3690
105.4
4890
79.4
120
309.7
1320
207.7
2520
145.3
3720
104.6
4920
78.9
150
305.9
1350
205.4
2550
144.1
3750
103.8
4950
78.5
180
302.1
1380
203.2
2580
143.1
3780
103.1
4980
78.1
210
298.4
1410
200.9
2610
142.1
3810
102.2
5010
77.5
240
294.6
1440
198.8
2640
141.1
3840
101.4
5040
77.1
270
291.1
1470
196.7
2670
140.1
3870
100.7
5070
76.5
300
287.6
1500
194.6
2700
139.1
3900
99.9
5100
75.9
330
284.1
1530
192.6
2730
137.9
3930
99.2
5130
75.5
360
281.2
1560
190.6
2760
136.9
3960
98.4
5160
75.1
390
278.7
1590
188.7
2790
135.7
3990
97.7
5190
74.6
420
276.5
1620
186.8
2820
134.6
4020
97.1
5220
74.2
450
274.4
1650
184.9
2850
133.4
4050
96.3
5250
73.7
480
272.4
1680
183.1
2880
132.2
4080
95.6
5280
73.3
510
270.5
1710
181.2
2910
131.1
4110
94.9
5310
72.8
540
268.5
1740
179.4
2940
129.9
4140
94.2
5340
72.4
570
266.6
1770
177.6
2970
128.8
4170
93.6
5370
71.9
600
264.8
1800
175.9
3000
127.7
4200
92.9
5400
71.5
630
263.1
1830
174.2
3030
126.6
4230
92.2
5430
71.1
660
261.2
1860
176.6
3060
125.5
4260
91.6
5460
70.7
690
259.3
1890
170.9
3090
124.4
4290
90.9
5490
70.2
720
257.2
1920
169.3
3120
123.3
4320
90.3
5520
69.8
750
255.1
1950
167.7
3150
122.2
4350
89.7
----
----
780
252.8
1980
170.7
3180
121.2
4380
89.1
----
----
810
250.4
2010
174.2
3210
120.2
4410
88.4
----
----
840
248.1
2040
173.7
3240
119.2
4440
87.8
----
----
870
245.5
2070
171.9
3270
118.1
4470
87.2
----
----
900
242.9
2100
169.8
3300
117.1
4500
86.6
----
----
930
240.3
2130
167.6
3330
116.1
4530
86.1
----
----
960
237.7
2160
165.5
3360
115.2
4560
85.5
----
----
990
235.2
2190
163.4
3390
114.2
4590
84.9
----
----
1020
232.5
2220
161.5
3420
113.3
4620
84.3
----
----
1050
229.9
2250
159.6
3450
112.4
4650
83.7
----
----
1080
227.4
2280
157.7
3480
111.4
4680
83.2
----
----
1110
224.8
2310
156.1
3510
110.6
4710
82.6
----
----
1140
222.2
2340
154.3
3540
109.7
4740
82.1
----
----
1170
219.7
2370
152.7
3570
108.8
4770
81.6
----
----
1200
217.2
2400
151.1
3600
107.9
4800
81.1
----
----
含锡61.9%
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
30
293.7
1230
202.8
2430
177.8
3630
111.5
4830
82.6
60
292.6
1260
200.5
2460
176.8
3660
110.6
4860
82.1
90
290.9
1290
198.8
2490
175.1
3690
109.6
4890
81.5
120
289.2
1320
197
2520
172.6
3720
108.8
4920
81
150
286.9
1350
195.4
2550
169.5
3750
107.7
4950
80.4
180
284.6
1380
193.7
2580
166.6
3780
106.9
4980
79.9
210
282.3
1410
192
2610
163.9
3810
106
5010
79.5
240
279.9
1440
190.5
2640
161.3
3840
105.2
5040
78.9
270
277.6
1470
188.9
2670
159
3870
104.3
5070
78.4
300
274.9
1500
187.4
2700
156.5
3900
103.5
5100
77.9
330
272.5
1530
185.9
2730
154.2
3930
102.6
5130
77.4
360
269.9
1560
184.9
2760
152
3960
101.9
5160
76.9
390
267.1
1590
184.6
2790
149.9
3990
101
5190
76.4
420
264.3
1620
184.6
2820
147.9
4020
100.3
5220
75.9
450
261.7
1650
184.3
2850
146.1
4050
99.5
5250
75.5
480
259.5
1680
183.8
2880
144.3
4080
98.7
5280
75
510
256.4
1710
183.1
2910
142.6
4110
98
5310
74.5
540
253.8
1740
182.3
2940
140.8
4140
97.3
5340
74.2
570
251.2
1770
181.7
2970
139.3
4170
96.5
5370
73.6
600
248.8
1800
181.4
3000
137.7
4200
95.8
5400
73.2
630
246.9
1830
181.2
3030
136.1
4230
95.1
5430
71.7
660
245.5
1860
181.2
3060
134.5
4260
94.4
5460
72.3
690
241.7
1890
181.1
3090
133.1
4290
93.7
5490
71.9
720
240
1920
181
3120
131.6
4320
93
5520
71.4
750
237.3
1950
180.9
3150
130.2
4350
92.4
5550
71
780
234.3
1980
180.8
3180
128.8
4380
91.7
5580
70.6
810
231.8
2010
180.8
3210
127.4
4410
91
5610
70.2
840
229.1
2040
180.6
3240
126.2
4440
90.4
5640
69.8
870
226.9
2070
180.5
3270
124.9
4470
89.8
----
----
900
224.7
2100
180.4
3300
123.6
4500
89.1
----
----
930
222.7
2130
180.2
3330
122.5
4530
88.5
----
----
960
220.3
2160
180.1
3360
121.2
4560
87.9
----
----
990
218.4
2190
179.9
3390
120.1
4590
87.2
----
----
1020
216.3
2220
179.8
3420
118.9
4620
86.6
----
----
1050
214.5
2250
179.7
3450
117.9
4650
86.1
----
----
1080
212.6
2280
179.6
3480
116.7
4680
85.4
----
----
1110
210.1
2310
179.5
3510
115.7
4710
84.9
----
----
1140
208.2
2340
179.4
3540
114.6
4740
84.3
----
----
1170
206.1
2370
179.1
3570
113.4
4770
83.7
----
----
1200
204.4
2400
178.6
3600
112.5
4800
83.2
----
含锡80%
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
时间/S
温度(℃)
30
319
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 湖北 民族学院 物化 实验 报告 二元 合金 相图