合金相圖實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .用熱分析法測(cè)繪Sn-Bi二元低共熔體系的相圖2 .學(xué)習(xí)步冷曲線繪制相圖的方法二.實(shí)驗(yàn)原理相圖是多相體（二相或二相以上）處于相平衡狀態(tài)時(shí)體系的某種物理性質(zhì)對(duì)體系的某一自變量作圖所得的圖形（體系的其它自變量維持不變），二元和多元體系的相圖常以組成為自變量，其物理性質(zhì)則大多取溫度。由于相圖能反映出多相平衡體系在不同條件下的相平衡情況，因此研究相體系的性質(zhì)，以及多相平衡情況的變化要用相圖的知識(shí)。AB表示兩個(gè)組分的名稱，縱坐標(biāo)是溫度T,橫坐標(biāo)是B的百分含量abc線上，體系只有液相存在，ace所圍的面積中有固相A及液相存在，bcf所圍的中有B晶體和個(gè)液相共存，c點(diǎn)有三相（AB晶體和飽和熔化

2、物）。測(cè)繪相圖就是要將圖中這些分離相區(qū)的線畫(huà)出來(lái)，常用的實(shí)驗(yàn)方法是熱分析法。所觀察的物理性質(zhì)是被研究體系的溫度。將體系加熱熔融成均勻液體，然后冷卻，每隔一定時(shí)間記錄溫度一次，一溫度對(duì)時(shí)間作圖，得到步冷曲線。當(dāng)一定組成的熔化物冷卻時(shí)，最初溫度隨時(shí)間逐漸下降達(dá)到相變溫度時(shí)，一種組分開(kāi)始析出，隨著固體的析出而放出凝固潛熱，使體系冷卻速度變慢，步冷曲線的斜率發(fā)生變化而出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的溫度即是相變溫度。繼續(xù)冷卻的過(guò)程中，某組分析出的量逐漸增多而殘留溶液中的量則逐漸減少，直到低共熔溫度時(shí)，液相達(dá)到低共熔組成，兩種組分同時(shí)互相飽和，兩種組分的晶體同時(shí)析出，這時(shí)繼續(xù)冷卻溫度將保持不變，步冷曲線出現(xiàn)一水平部

3、分，直到全部溶液變?yōu)楣腆w后溫度才開(kāi)始降低，水平停頓溫度為最低共熔點(diǎn)溫度。如果體系是純組分，冷卻過(guò)程中僅在其熔點(diǎn)出現(xiàn)溫度停頓，步冷曲線的水平部分是純物質(zhì)的熔點(diǎn)，圖中b是圖1中組成為P體系的步冷曲線，點(diǎn)2,3分別相當(dāng)于圖1中的G,H。因此取一系列不同組成的體系，做出它們的步冷曲線求出其轉(zhuǎn)折點(diǎn)，就能畫(huà)出相圖。但是在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)冷現(xiàn)象，這時(shí)必須外推求得真正的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。三、儀器與藥品電腦控制金屬相圖實(shí)驗(yàn)爐，含Sn10%,20%,30%,42%,60%,75%的合金陶瓷管等四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .將樣品管放入爐內(nèi)。2 .將溫度計(jì)放入套管中。3 .打開(kāi)開(kāi)關(guān)加熱樣品管使合金融化。4 .溫度接近300度時(shí)，停

4、止加熱，將樣品管移到爐的右側(cè)，開(kāi)始冷卻。從290度左右開(kāi)始每隔30秒讀取溫度一次，記錄數(shù)值。5 .降溫至130度左右停止記錄，進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)，方法同上。五、數(shù)據(jù)記錄與處理1、含Sn10%的合金組數(shù)123456789101112時(shí)間/min00.511.522.533.544.555.5溫度/C270261253246240235234234233231229227組數(shù)131415161718192021222324時(shí)間/min66.577.588.599.51010.51111.5溫度/C224221218215212209205201198194190187組數(shù)252627282930313

5、233343536時(shí)間/min1212.51313.51414.51515.51616.51717.5溫度/C184181177174170167164160157154152149組數(shù)373839404142434445464748時(shí)間/min1818.51919.52020.52121.52222.52323.5溫度/C146144141140140140139138137135132130組數(shù)495051525354555657585960時(shí)間/min2424.52525.52626.52727.52828.52929.5溫度/C127125122120118116114112110一一

6、一含10%Sn的合金的步冷曲線01間(min)由圖可知：金屬Bi的熔點(diǎn)為：234.95C金屬Bi和Sn合金的最低共熔點(diǎn)為：136.82C。當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13因此，AB:組分為溶7S相1,f312BC:金屬Bi和溶液共存，2,f321CD:金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，3,f330,體系溫度不變DE:金屬Bi和金屬S限存，2,f3212含Sn20%的合金組數(shù)123456789101112時(shí)間/min00.511.522.533.544.555.5溫度/C270260251244238234232230228224221217組數(shù)13141516171819202

7、1222324時(shí)間/min66.577.588.599.51010.51111.5溫度/C213209206202198194191188184181178174組數(shù)252627282930313233343536時(shí)間/min1212.51313.51414.51515.51616.51717.5溫度/C172169166163160158156154151149147145組數(shù)373839404142434445464748時(shí)間/min1818.51919.52020.52121.52222.52323.5溫度/C143142141142141141140140139139138137組數(shù)4

8、95051525354555657585960時(shí)間/min2424.52525.52626.52727.52828.52929.5溫度/C137136135133131129127125123121119117含20%Sn的合金的步冷曲線時(shí)間（min）由圖可知：金屬Bi的熔點(diǎn)為：233.15C金屬Bi和Sn合金的最低共熔點(diǎn)為：140.00C。當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13因此，AB:組分為溶7S相1,f312BC:金屬Bi和溶液共存，2,f321CD:金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，3,f330,體系溫度不變DE:金屬Bi和金屬S限存，2,f3213含Sn30%的合金組數(shù)1

9、23456789101112時(shí)間/min00.511.522.533.544.555.5溫度/C270263254247240235229224218214209204組數(shù)131415161718192021222324時(shí)間/min66.577.588.599.51010.51111.5溫度/C200196192188184181178174172169167165組數(shù)252627282930313233343536時(shí)間/min1212.51313.51414.51515.51616.51717.5溫度/C163162161159158156155153152150149147組數(shù)373839

10、404142434445464748時(shí)間/min1818.51919.52020.52121.52222.52323.5溫度/C146145143142141141141141141141141141組數(shù)495051525354555657585960時(shí)間/min2424.52525.52626.52727.52828.52929.5溫度/C140140140140140139139139138138137136組數(shù)616263646566676869707172時(shí)間/min3030.53131.53232.53333.53434.53535.5溫度/C13513212912712512312

11、1119117115113111含30%Sn的合金的步冷曲線a 30%Sn2S0-L、PJOOgk160-120-0102030日寸間(min)由圖可知：金屬Bi的熔點(diǎn)為：172.53C金屬Bi和Sn合金的最低共熔點(diǎn)為：140.50C。當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13因此，AB:組分為溶7S相1,f312BC:金屬Bi和溶液共存，2,f321CD:金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，3,f330,體系溫度不變DE:金屬Bi和金屬S限存，2,f3214、含Sn42%的合金組數(shù)123456789101112時(shí)間/min00.511.522.533.544.555.5溫度/C27026

12、0252243236229223217212206201196組數(shù)131415161718192021222324時(shí)間/min66.577.588.599.51010.51111.5溫度/C192187183179176172168165162159156152組數(shù)252627282930313233343536時(shí)間/min1212.51313.51414.51515.51616.51717.5溫度/C150147144142141140139139139139140140組數(shù)373839404142434445464748時(shí)間/min1818.51919.52020.52121.52222.

13、52323.5溫度/C140140141141141411411411411411401401組數(shù)495051525354555657585960時(shí)間/min2424.52525.52626.52727.52828.52929.5溫度/C140140140140140139139138137135132129組數(shù)616263646566676869707172時(shí)間/min3030.53131.53232.53333.53434.53535.5溫度/C126124122120118116114112110109一一含42%Sn的合金的步冷曲線2&0 - *24 0 *20,0 -teim

14、g 16Q -J120 -由圖可知：金屬Bi和Sn合金的最低共熔點(diǎn)為：140.00C。當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13因此，AB:組分為溶7S相1,f312BC:金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，3,f330,體系溫度不變CD:金屬Bi和金屬Sn#存，2,f3215、含Sn60%的合金組數(shù)123456789101112時(shí)間/min00.511.522.533.544.555.5溫度/C270254240228219211204198193188184180組數(shù)131415161718192021222324時(shí)間/min66.577.588.599.51010.51111.5溫度

15、/C177175174173172170168167165163162160組數(shù)252627282930313233343536時(shí)間/min1212.51313.51414.51515.51616.51717.5溫度/C158156155153151149148146144143141139組數(shù)373839404142434445464748時(shí)間/min1818.51919.52020.52121.52222.52323.5溫度/C138137137137137137137137137136136136組數(shù)495051525354555657585960時(shí)間/min2424.52525.526

16、26.52727.52828.52929.5溫度/C135134132129127124122121119117115113含60%Sn的合金的步冷曲線60%Sn280口102030時(shí)間C min) 由圖可知：金屬 Sn的熔點(diǎn)為：176.27 C 金屬Bi和Sn合金的最低共熔點(diǎn)為：136.82 C。當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13因此，AB:組分為溶7S相1,f312BC:金屬Sn和溶液共存，2,f321CD:金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，3,f330,體系溫度不變DE:金屬Bi和金屬Sn#存，2,f3216、含Sn75%的合金組數(shù)123456789101112時(shí)間/min

17、00.511.522.533.544.555.5溫度/C270259249241232225218212206201199198組數(shù)131415161718192021222324時(shí)間/min66.577.588.599.51010.51111.5溫度/C197196194193192190188186185182180177組數(shù)252627282930313233343536時(shí)間/min1212.51313.51414.51515.51616.51717.5溫度/C175172169167164161159156153151148146組數(shù)373839404142434445464748時(shí)間

18、/min1818.51919.52020.52121.52222.52323.5溫度/C143141139137136136136136136134131129組數(shù)495051525354555657575859時(shí)間/min2424.52525.52626.52727.52828.52929.5溫度/C126124121119117115113111109一一一含75%Sn的合金的步冷曲線0102030時(shí)間Cmin)由圖可知：金屬Sn的熔點(diǎn)為：199.84C金屬Bi和Sn合金的最低共熔點(diǎn)為：136.00C。當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13因此，AB:組分為溶7R相1,f31

19、2BC:金屬Sn和溶液共存，2,f321CD:金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，3,f330,體系溫度不變DE:金屬Bi和金屬Sn#存，2,f3217、Sn-Bi合金相圖根據(jù)步冷曲線可得：Sn含量00.10.20.30.420.60.751熔點(diǎn)（）271.00238.95209.15172.53140.00176.27199.84232.00Bi一Sn合金相圖28。1如0.00.2Q,40.60.81.0Bi如含量%Sn當(dāng)壓力p一定時(shí)，而組分系統(tǒng)的相率表現(xiàn)形式為：fK13其中，區(qū)域A為溶液相，1,f312區(qū)域B為金屬Bi和溶液，2,f321區(qū)域D為金屬Bi和金屬Sn固相，2,f321點(diǎn)。為三相點(diǎn)，金屬Bi、金屬Sn和溶液共存，2,f330直線aOb為三相線，2,f330。六.思考題1 .觀察各步冷曲線的形狀，從相率進(jìn)行討論。(1)錫的含量為10%,20%,30%時(shí)相圖有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)和一個(gè)平臺(tái)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)液體轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w與鈾