低共熔體系相圖的繪制2

低共熔二元體系相圖的繪制實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)原理儀器和試劑實(shí)驗(yàn)步驟數(shù)據(jù)處理思考題步冷曲線法繪制二元合金相圖實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.用熱分析法測(cè)熔融體步冷曲線，繪制Sn—Bi二元合金相圖。2.了解熱分析法的實(shí)驗(yàn)技術(shù)及熱電偶測(cè)量溫度的原理和方法。實(shí)驗(yàn)原理

相是指體系內(nèi)部物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的一部分。

相平衡是指多相體系中組分在各相中的量不隨時(shí)間而改變。研究多相體系的狀態(tài)如何隨組成、溫度、壓力等變量的改變而發(fā)生變化，并用圖形來(lái)表示體系狀態(tài)的變化，這種圖就叫相圖。

本實(shí)驗(yàn)采用熱分析法繪制相圖，其基本原理：先將體系加熱至熔融成一均勻液相，然后讓體系緩慢冷卻：①體系內(nèi)不發(fā)生相變，則溫度--時(shí)間曲線均勻改變；②體系內(nèi)發(fā)生相變，則溫度--時(shí)間曲線上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)或水平段。根據(jù)各樣品的溫度--時(shí)間曲線上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)或水平段，就可繪制相圖。溫度--時(shí)間曲線，即步冷曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)：

表示溫度隨時(shí)間的變化率發(fā)生了變化。水平段：

表示在水平段內(nèi)，溫度不隨時(shí)間而變化。

圖A是單組分體系,圖B是二元混合物,圖C是低共融體系的步冷曲線。

ABC

繪制二元合金相圖無(wú)論是步冷曲線上的平臺(tái)還是轉(zhuǎn)折，都反映了相變化時(shí)的溫度，把各種不同組成的體系的步冷曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和平臺(tái)的溫度，在溫度—組成圖上標(biāo)志出來(lái)連成曲線就得到相圖。熱分析法繪制相圖溫度溫度①②③④⑤abABb/a/c/ABLL+A(s)L+B(s)A(s)+B(s)O時(shí)間(a)步冷曲線(b)二元組分凝聚系統(tǒng)相圖0(A)B%100(B)用熱分析法測(cè)繪相圖時(shí)，被測(cè)體系必須時(shí)時(shí)處于或接近相平衡狀態(tài)，因此必須保證冷卻速度足夠慢才能得到較好的效果。此外，在冷卻過(guò)程中，一個(gè)新的固相出現(xiàn)以前，常常發(fā)生過(guò)冷現(xiàn)象，輕微過(guò)冷則有利于測(cè)量相變溫度；但嚴(yán)重過(guò)冷現(xiàn)象，卻會(huì)使折點(diǎn)發(fā)生起伏，使相變溫度的確定產(chǎn)生困難。見(jiàn)圖遇此情況，可延長(zhǎng)dc線與ab線相交，交點(diǎn)e即為轉(zhuǎn)折點(diǎn)。儀器和試劑電爐加熱系統(tǒng):可控升降溫電爐不銹鋼樣品管10只（1#為純Sn、2#~9#為含Bi12.5％、25％、35％、45％、55％、65％、75％、87.5％的Sn，10#為純Bi）數(shù)字式控溫儀;鎳鉻－鎳硅熱電偶一支實(shí)驗(yàn)步驟(1)樣品管放入加熱套中，將熱電偶放入樣品管內(nèi)；(2)加熱，至熔化；（加熱到280℃，由余熱將樣品加熱到其熔化）;(3)自然冷卻，每隔30s記一次溫度，測(cè)至130℃即可（也可開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，但每次實(shí)驗(yàn)要使用相同的風(fēng)機(jī)速度，如5V）;(4)換樣品，重新測(cè)量?！啃〗M測(cè)兩個(gè)樣，四個(gè)小組共測(cè)8個(gè)樣為一套數(shù)據(jù)，純Sn、Bi不測(cè)。【注意事項(xiàng)】用電爐加熱樣品時(shí)，溫度要適當(dāng)，溫度過(guò)高樣品易氧化變質(zhì)；溫度過(guò)低或加熱時(shí)間不夠則樣品沒(méi)有完全熔化，步冷曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)測(cè)不出。在測(cè)定一樣品時(shí)，若體系有兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，必須待第二個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)測(cè)完后方可停止實(shí)驗(yàn)，否則須重新測(cè)定。電爐加熱到設(shè)定溫度后，注意將電爐電壓調(diào)到零。操做要小心燙傷。1.根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，作出各組分的冷卻曲線。2.找出各步冷曲線中拐點(diǎn)和平臺(tái)對(duì)應(yīng)的溫度值。3.以溫度為縱坐標(biāo)，以物質(zhì)組成為橫坐標(biāo)，繪出Sn—Bi金屬相圖。溫度換算（℃Ｋ）；（純Bi：Tf=271.4℃，純Sn：Tf=231.89℃）4、對(duì)所作相圖中進(jìn)行相律分析，指出最低共熔點(diǎn)、最低共熔組成、各區(qū)的相數(shù)和自由度數(shù)。數(shù)據(jù)處理T/KL(單相區(qū))0(Pb)61.9%100%(Sn)600K505K454KL+Pb(s)L+Sn(s)Pb(s)+Sn(s)Pb—Sn金屬相圖【實(shí)驗(yàn)討論】本實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵是步冷曲線上折變和水平線段是否明顯。步冷曲線上溫度變化的速率取決于體系與環(huán)境間的溫差、體系的熱容量、體系的熱傳導(dǎo)率等因素，若體系析出固體放出的熱量抵消散失熱量的大部分，轉(zhuǎn)折變化明顯，否則就不明顯。故控制好樣品的降溫速度很重要，一