《物化实验c教学资料》合金相图

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1、二组分合金相图邹昌炜2011011879材11同组同学：石航实验日期：2012年12月8日交报告日期：2012年12月13日指导老师：张凌1引言1.1实验目的（1）用热分析法（步冷曲线法）测绘Bi-Sn二组分会屈相图；（2）学会使用自动平衡记录仪。1.2实验原理本实验研究的Bi-Snr组分金属是液相完全互溶，固相部分互溶的系统；在低融温度下，Bi在固相Sn中最大溶解度为21%0可以通过步冷曲线来绘制相图，如图1所示。曲线上的拐点表示开始发生相变，平台表示析出低共融混合物。0W9——100人B图1:由步冷曲线绘制相图不意图2实验操作2.1实验药品、仪器及

2、测试装置示意图（1）实验药品：Sn（AR）、Bi（AR）、松香、液体石蜡、含Bi30%的Bi—Sn合金（质量分数）、含Bi57%的Bi—Sn合金、含Bi80%的Bi—Sn合金。(2)实验仪器：立式电炉(500W)2个、TT-1调压盎2个、沸点仪、自动平衡记录仪、热敏电阻温度计、电吹风。(3)实验装置示意图(如图2)：1.训压為2.记录仪3.保沮瓶4・热电必6.细玻璃管乳试管7.液体石蜡8・样品9电炉图2：实验装置示意图2.2实验操作步骤及方法要点(1)熟悉实验装置和用品，确认五组实验药品。(2)测量样品的步冷曲线按照Bi含量从小到大的顺序，将样品依次放入

3、立式小电炉内，接通电源，调节加热电压使其不超过50Vo样品熔化后搅拌均匀，置于空气中自然冷却，打开记录仪开始记录冷却曲线。注意两个电炉交替使用，徉电炉温度降到接近室温时才可再次使用。(3)测量水的沸点用实验室给的沸点仪测出水的沸点并记录。2.3需要测量、记录的参数、变量含Bi为3()%、57%、80%(质量分数)的Bi—Sn混合物以及纯Bi、纯Sn的步冷曲线，及水的升温曲线。3结果与讨论3.1原始实验数据300图3：含Bi30%的步冷曲线以含Bi30%的步冷曲线为例：如图3所示，通过作切线的方法，可以确定步冷曲线上的拐点温度(如有)和平台温度，分别为17

4、8.35°C和129.27°C。然后用标准温度(水的沸点为100°C,纯Sn的熔点为232°C,纯Bi的熔点为271°C)校正，记录在表1中。表1：实验原始数据记录表样品种类拐点温度(°C)平台温度(°C)校正后的拐点温度(°C)校正后的平台温度(°C)纯Sn222.85236.39含Bi30%178.35129.27187.07132.69含Bi57%127.83131.09含B180%181.80132.94190.90136.76纯Bi250.86267.42水99.0299.193.2计算的结果、数据据表1,三组混合物所得的平台温度虽然不同，但相

5、差甚小。可以近似地取不出现拐点的步冷曲线(即含Bi为57%的样品)所对应平台温度131.09°C为所测的低共融温度。结合表1的数据和书中所给的固溶体相界线的坐标点，可以得到表2：表2：Bi的质量分数和熔点关系记录表3(Bi)/%温度”°C0236.3912052105.36011.61001516221131.0930187.0730132.6957131.0980190.980136.76981759&32009&4131.099910010050100267.42根据表2,可以作出如图4所不的Bi—Sn合金相图:图4：Bi-Sn合金相图3.3讨论分析

6、3.3.1相图分析(1)“1”区域(不含熔点曲线)：Bi・Sn合金的液相单相区，条件自由度广=2-1+1=2(2)“2”区域：Bi-Sn合金固溶体1与液相混合物,两相共存，条件自由度/=2-2+1=1(3)“3”区域：Bi-Sn合金的固溶体1单相区,条件自由度广=2-1+1=2(4)“4”区域：Bi-Sn合金的固溶体1和固溶体2,两相共存，条件自由度/*=2-2+1=1(5)“5”区域：Bi-Sn合金固溶体2与液相混合物，两相共存，条件自市度/=2-2+1=1(6)“6”区域：Bi-Sn合金的固溶体1单相区,条件自由度广=2_]+]=2(7)“7”线：固

7、溶体1、固溶体2、液相三相共存，条件自由度广=2_3+1=03.3.2实验结果讨论(1)从图3所示的合金相图看出，它与标准的该类相图基本相同，主要特点是液相完全互溶，固相部分互溶。(2)本实验所用体系Sn-Bi低熔点金属体系，它们的蒸气对人体健康有危害，因而要在样品上方覆盖石蜡油，防止样品的挥发和氧化。石蜡油的沸点较低(大约为300°C),故电炉加热样品时注意不宜升温过高，特别是样品近熔化时所加电压不宜过大，以防止石蜡油的挥发和炭化。(3)从表1的数据中可以看出，实验条件下得到的数据和标准数据的差别主要有以下两个：一是测得三组合金的平台温度并不相同，相互

8、Z间有大约5°C的偏差，这将导致相图中的三相线并不绝对平行与横轴，这种情况是难免