篇一 :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)。

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篇二 :合金相图实验报告

一.实验目的

1.用热分析法测绘Sn-Bi二元低共熔体系的相图

2.学习步冷曲线绘制相图的方法

二.实验原理

相图是多相体(二相或二相以上)处于相平衡状态时体系的某种物理性质对体系的某一自变量作图所得的图形(体系的其它自变量维持不变),二元和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条件下的相平衡情况,因此研究相体系的性质,以及多相平衡情况的变化要用相图的知识。

AB表示两个组分的名称,纵坐标是温度T,横坐标 是B的百分含量abc线上,体系只有液相存在,ace 所围的面积中有固相A及液相存在,bcf所围的中 有B晶体和个液相共存,c点有三相(AB晶体和饱 和熔化物)。

测绘相图就是要将图中这些分离相区的线画出来, 常用的实验方法是热分析法。所观察的物理性质是 被研究体系的温度。将体系加热熔融成均匀液体,然后冷却,每隔一定时间记录温度一次,一温度对时间作图,得到步冷曲线。

当一定组成的熔化物冷却时,最初温度随时间逐渐下降达到相变温度时,一种组分开始析出,随着固体的析出而放出凝固潜热,使体系冷却速度变慢,步冷曲线的斜率发生变化而出现转折点,转折点的温度即是相变温度。继续冷却的过程中,某组分析出的量逐渐增多而残留溶液中的量则逐渐减少,直到低共熔温度时,液相达到低共熔组成,两种组分同时互相饱和,两种组分的晶体同时析出,这时继续冷却温度将保持不变,步冷曲线出现一水平部分,直到全部溶液变为固体后温度才开始降低,水平停顿温度为最低共熔点温度。

如果体系是纯组分,冷却过程中仅在其熔点出现温度停顿,步冷曲线的水平部分是纯物质的熔点,图中b是图1中组成为P体系的步冷曲线,点2,3分别相当于图1中的G,H。因此取一系列不同组成的体系,做出它们的步冷曲线求出其转折点,就能画出相图。但是在实验过程中有时会出现过冷现象,这时必须外推求得真正的转折点。

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篇三 :Bi-Sn 二元金属相图的绘制(热电势法)实验报告

Sn—Bi二元金属相图的绘制(热电势法)

一、实验目的

1、用热电偶—电位差计测定Bi—Sn体系的步冷曲线,绘制相图;

2、掌握热电势法测定金属相图的方法;

3、掌握热电偶温度计的使用,学习双元相图的绘制;

二、实验原理

研究多相体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的规律,并用图形来表示体系状态的变化,这种图形就称为相图或称为状态图。用热分析法可绘制相图,测绘一系列不同组成的金属混合物的步冷线,然后把各步冷曲线上物态变化的温度绘在温度--组成图上,即把图中各步冷曲线的转折点和水平段所对应的温度用。表示在温度--组成图中,即得到该体系的相图。液相完全互溶的二组分体系,在凝固时有的能完全互溶成为固溶体,有的仅部分互溶,如本实验的Bi--Sn体系 。

本实验用热电偶作为感温元件,自动平衡电位差计测量各样品冷却过程中的热电势,作出电位—时间曲线(步冷曲线),再由热电偶的工作曲线找出相变温度,从而作出Bi-Sn体系的相图。

三、实验仪器和试剂

坩埚电炉(含控温仪);自动平衡电位差计;冷却保温装置;样品管;杜瓦瓶;镍铬---镍铝(或含其他材料);热电偶.

锡(AR)232;铋(AR)271

四、实验步骤

1、准备工作

在杜瓦瓶中装入室温水,按图连接路线并检查线路。热电偶调零:在测温热电偶为室温温度时开启记录仪开关,调量程为10mV,走纸温度为0,调节零旋纽使记录笔位于记录纸左边零线处。这时位置所指温度热电势为0,代表温度为室温。

2、测量

(1)加热试样:

置纯Sn样品坩埚于管式电炉中,置电热偶温度计于坩埚中细玻璃管内,并插入底部.调调压器使加热电压为150mV,加热至坩埚中细玻璃管能动则说明试样已熔化,停止加热。

(2)测量步冷曲线

当发现记录笔开始向左移动(降温)时,放下记录笔,调走纸速度为4mm/min,开始测量。 当平台出现后一会抬起记录笔并调节走纸速度为0。

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篇四 :实验3 金属相图实验报告dyl

物理化学实验备课材料

实验热电偶温度计的校正及金属相图

一、基本介绍

一个多相体系的状态可用热力学函数来表达,也可用几何图形来描述。表示相平衡体系状态与影响相平衡强度因素关系的几何图形叫平衡状态图,简称相固,也叫状态图。由于常见的影响相平衡的强度因素是温度、压力和浓度,所以也可以说,相图是描述多相体系的状态与温度、压力和组成关系的几何图形。

相平衡的研究对生产和科学研究具有重大意义。钢铁和合金冶炼生产条件的控制、硅酸盐(水泥、耐火材料等)生产的配料比、盐湖中无机盐的提取等,都需要相干衡的知识。又如对物质进行提纯(如制备半导体材料)、配制各种不同低熔点的金屑台金等,都要考虑到有关相干衡问题。化工生产中产品的分离和提纯是非常重要的,其中溶解和结晶、冷凝和熔融、气化和升华等都属相交过程。

总之.由于相变过程和相干衡问题到处存在,研究和革捏相变过程的规体,用以解释有关的自然现象和指导生产甚为重要。

二、实验目的

1、用热电偶—电位差计测定Bi—Sn体系的步冷曲线,绘制相图;

2、掌握热电势法测定金属相图的方法;

3、掌握热电偶温度计的使用,学习双元相图的绘制。。

三、实验原理

绘制固液二相平衡曲线的方法,常用的有溶解度法和热分析法。溶解度法是指在确定的温度下,直接测定固液二相平衡时溶液的浓度,然后依据澜得的温度和相应的溶解度数据绘制成相固。此法适用于常温下易澜定组成的体系,如水盐体系等。热分析法是指在常温下不便直接澜定固液乎衡时溶液组成的体系(如合金和有机化合物的体系).通常利用相变时的热效应来测定组成已确定之体系的温度,然后依据选定的一系列不同组成的二组分体系所测定的温度,绘制相图。此法简单易行,应用顾广。

用热分析法测绘相图时,被测体系必须时时处于或接近相平衡状态。因此.体系的冷却速度必须足够慢.才能得到较好的结果。体系温度的测量,可用水银温度计,也可选用合适的热电偶。由于水银温度计的测量范围有限,而且其易破损,所以目前大都采用热电偶来进行测温。用热电偶测温其优点是灵敏度高、重现性好、量度宽。而且由于它是将非电信号转换为电信号,故将它与电子电热差计配合使用,可自动记录温度—时间曲线。原则上也可用升温过程中的实验数据作温度-时间关系曲线,但由于升温过程中温度很难控制,不易做到均匀加热,由此产生的误差大于冷却过程,所以通常都绘制冷却曲线。

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篇五 :二元合金平衡相图的测定实验报告

兰州理工大学学生实验报告 学 院

实 验 室

课程名称

实验类型

实验名称

学生姓名 学生学号专业班级实验日期指导教师 材料科学与工程学院 实 验 中 心 材料科学与工程导论A 综 合 性 二元合金平衡相图的测定 陈经民

一、 实验目的:

二、使用的设备仪器:

三、实验方法、步骤:

四、实验结果:

在与该实验报告大小相同的方格纸上绘制以下图形,并装订在实验报告后面。

1、测绘冷却曲线

2、绘制相图

五、分析出现误差的原因:

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篇六 :二元合金实验报告

实验五  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、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)。

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篇七 :二元液系相图 实验报告

                 二元液系相图

一、实验目的
1、用沸点仪测定在常压下环己烷-乙醇的气液平衡相图。
2、了解沸点的测定方法。
3、掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。
二、实验原理
1、液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。在一定外压下,纯液体的沸点有确定的值。但对于完全互溶的双液系,沸点不仅与外压有关,而且还与双液系的组成有关。

2、用阿贝折射仪测定气液组成的折光率,来获得气液组成。

三、实验装置

四、仪器及试剂
仪器:EF-03沸点测量仪、阿贝折射仪、沸点仪、取样管
试剂:无水乙醇、环己烷 
五、实验步骤
1、安装好干燥的沸点仪。
2、加入纯乙醇30ml左右,盖好瓶塞,使电热丝浸入液体中,温度传感器与液面接触。
3、开冷凝水,将稳流电源调至(1.8-2.0A),接通电热丝,加热至沸腾,待数字温度计上读数恒定后,读下该温度值。    
4、关闭电源,停止加热,将干燥的取样管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中,取气相冷凝液样,迅速用阿贝折射仪测其折光率。
5、用干燥的小滴管取液相液样,用阿贝折射仪测其折光率。
6、分别在沸点仪中加入混合液,1、2、3、4、5、6重复上述操作。
7、 根据环己烷-乙醇标准溶液的折射率,将上述数据转换成环己烷的摩尔分数,绘制相图。
8、实验完毕后,关闭冷凝水,关闭电源,整理实验台。 
六、阿贝折光仪的使用
1、用擦镜纸将镜面擦干,取样管垂直向下将样品滴加在镜面上,注意不要有气泡,然后将上棱镜合上,关上旋钮。
2、打开遮光板,合上反射镜。
3、轻轻旋转目镜,使视野最清晰。
4、旋转刻度调节手轮(下手轮),使目镜中出现明暗面(中间有色散面),图a。
5、旋转色散调节手轮(上手轮),使目镜中色散面消失,出现半明半暗面,图b,c。
6、再旋转刻度调节手轮(下手轮),使分界线处在十字相交点,图d。
7. 在下标尺上读取样品的折光率。

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篇八 :金相图实验报告

铁碳合金平衡组织实验报告

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