《物化实验c教学资料》二组分合金相图

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1、二组分合金相图姓名：李晓璇学号：2012012416班级：生23同组实验者姓名：崔有辰实验日期:2013.11.7提交报告日期：2013.11.17指导老师姓名：苏晓军1引言1.1实验目的（1）利用热分析法（即步冷曲线法）测绘Bi-Sn二组分金属相图。（2）学习并掌握热电偶测量温度的基本原理及步冷曲线转折点校正方法。1.2实验原理⑴（1）二组分相图有三种类型：液相固相均完全互溶、液相完全互溶而固相完全不互溶、液相完全互溶而固相部分互溶。Bi-Sn系统属于第三种。利用热分析（步冷曲线法）绘制体系相图，即利用合金或金属在相变点时潜热的释放与吸收及热容的突变，使

2、图上出现拐点得到相变温度。步冷曲线如下图：7图2-6-1步冷曲线图2-6-2步冷曲线与相图图1：步冷曲线图⑵（2）实验时先将金属或合金完全溶化，再止其自行冷却，通过记录步冷曲线得到相变温度。由于相变过程放热，系统冷却速度减慢，曲线斜率降低，会出现转折点，在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度不变，故曲线有水平线段。因此从图上可读出固体刚析出时的温度和低共熔点温度。本次实验采用热电偶温度计，利用两金属接点温度差产生的热电势测量温度。2实验操作2.1实验药品、仪器型号及测试装置示意图实验药品：Sn（AR）,Bi（AR）,松香，液体石蜡实验仪器：热电偶（铜-康铜）

3、一支，立式电炉（500W）三个，调压器三个，保温杯一只，硬质玻璃试管五个，热电偶套管（一端封死的细玻璃管）五支，沸点仪一套，自动平衡记录仪一台实验装置示意图如下：ffl2-6-3冷却曲线河定叢％图1.训压器2.记录仪3.保溫腹4.热电厲5.细玻璃竹«.试仪7.法体石给8・样品9电炉图2：步冷曲线测定实验装置图⑶2.2实验条件(实验温度.湿度、压力等)实验温度：18.6°C实验湿度：17%实验压力：101.57kPa2.3实验操作步骤及方法要点(1)熟悉实验装置，确认五组实验样品。(2)将两组样品分别放入电炉内并将热电偶插入套管，打开电源同时开始加热，根据声

4、音判断电炉是否工作并保持电压低于50Vo(3)样品完全熔化后用热电偶套管搅拌均匀，待温度超过理论熔点20~30°C时从电炉中取出样品并迅速放置于支架上。调整热电偶套管位于样品中下部，打开记录软件，使样品自然冷却，记录步冷曲线。(4)将热电偶热端插入沸点仪的气液喷口处，测量水的沸点。沸点仪加热电压30V左右。3结果与讨论3.1原始实验数据实验原始数据记录如下:表1：原始实验数据记录表Bi的质量分数/%固体析出温度/°c校正后固体析出温度/°C低共熔点温度或熔点/°c校正后低共熔点温度或熔点/°c0\229.30233.3930181.70184.03132

5、.22132.7257\133,73134.2980219.19222.90133.61134.16100\264.52269.91水的沸点：校正前为100.38°C校正后为99.70°C此外，Bi的质量分数为80%的样品的步冷曲线在温度为170.40°C时也出现了一个拐点，但拐点不是非常明显。3・2计算的数据、结果根据理论值，Bi的熔点是27TC,Sn的熔点是232°C,水的沸点是100°C。故三组数据的相对误差分别为：Bi的熔点：(269.91-271)4-271^-0.4%Sn的熔点：(233.39-232)4-232^0.6%水的沸点：(99.

6、70-100)4-100^-0.3%虽然Bi质量分数为30%,57%和80%的样品所测得的低共熔点温度并不完全一样，但由于它们非常接近，取其平均值作为低共熔点温度。T=(132.72+134.29+134.16)F3~133.72°C课本上给出的理论值如下表：表2：固溶体相界限坐标数据理论值Bi的质量分数/%温度/°C52101516221133.7211.61005.3601.02098.398.3981759&4133.729910010050由上述两个表格对做出Bi-Sn二组分合金相图如下图:30025020010050250200150100500

7、20406080100Bi的质蚩分数/%S3：Bi-Sn二组分合金相图对所得图像进行分析:I区域：由于该区域介于两条固溶体相界线之间，故此区域是Bi-Sn合金的固溶体1单相区，02,P=l,f=C・P+l=2、II区域：由于该区域介于固体析出温度曲线与低共熔物温度曲线之间，故此区域是Bi-Sn固溶体1与液相混合物区。P=2,C=2,f=C-P+l=loIII区域（不包含熔点）：由于此区域位于固体析出温度曲线上方，故此区域为Bi-Sn合金液相单相区。P二1,C=2,f=C-P+l=2oIV区域：由于该区域低于两条固溶体相界线，故此区域是Bi・Sn合金的两种固

8、溶体混合物区。P=2,C=2,f=C-P+2=2oV区域（指蓝线）