材料分析技术实验指导书

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1、《《金属物理性能《金属物理性能》》实验指导书》实验指导书袁永瑞编南昌航空工业学院二零零五年十二月实验一示差热分析法测定合金的相变温度一一、一、、实验目的、实验目的1.熟悉示差热电偶及示差分析法2.运用示差热分析法测定合金的相变点二二、二、、热分析实验原理、热分析实验原理金属与合金发生相变和组织转变时，势必会引起相应的热效应，即相变必定伴随相变潜热的吸收或放出。这样，当金属与合金以恒定加热速度或冷却速度进行温度与时间的测量过程中，若无相变发生，则温度随时间呈直线关系，如果发生相变，则有多余的热量放出（

2、或吸收），因此，温度随时间变化再不是直线关系，肯定出现转折，偏离正常曲线，找出此偏离点对应的温度，就找出了相变温度。三三、三、、示差热分析法及实验装置、示差热分析法及实验装置对大多数金属和合金固定相变，所伴随的热效应很小。如：γ-Fe向α－Fe转变将放出3.25卡/克能量。因此，在研究金属与合金的相变热效应时必须采用灵敏度较高的示差热分析法。示差热分析法又称为差热分析，它是由于差热电偶测定待测试样和标准试样间的温度差而命名。示差热电偶是由两对热电偶反向串连而成，如下图接A1B两对热电偶，其中A1是标

3、准试样，B是待测试样，对标准试样A1的要求是在整个加热过程中不发生任何相变。如果待测试样B发生相变，只要炉子升温均匀，则A1B处温度一致，由于两对热电偶材料相同，故产生的热电势相同。极性相反，则总的输出为零，在记录仪上指示为一水平线，当试样B发生相变，产生热效应，A1B处温度不同，有不为零的示差热电势的输出，尽管数值很小，经放大后，仍可指示出一个突变，因此，示差记录上出现一个峰值。记录仪的另一支笔同时记录标样A2在加热炉内的温度变化，它是一支测温热电偶，如果恒速升温，则记录出一条温度随时间变化的直线

4、。示差热电偶出现峰值对应的温度就是相变温度。四四、四、、实验仪器及内容、实验仪器及内容1．实验仪器1）UJ26电子电位差计2）双笔自动记录仪3）AC15/3直流复射式检流计4）晶体管稳压电源5）加热炉6）标准电池7）FH20a直流毫状单元2．内容本实验采用ZL201作为试样，选用纯铝为标样，ZL201是Al-Cu系合金，主要成分如下表所示：表1－1ZL201合主要金化学成分合金Cu%Mn%Ti%Fe%Si%Mg%Al%ZL2014.5～5.30.6～1.00.15～0.35<0.3<0.3<0.05

5、余量铸态ZL201在加热过程中，首先发生CuAl2相溶解，此阶段为一吸热过程。当合金中有害杂质镁含量>0.05%时，加热至510℃左右将出现α＋CuAl2＋S（Al2CuMg）三元共晶体的熔化。温度时间曲线对应出现一峰值。继续加热至550℃左右出现α＋CuAl2＋T（Al12CuMn2）三元共晶体的复熔。温度—时间曲线也对应出现一峰值。另外，在铸造合金中，由于较快速度冷凝，Mn被保留在α固溶体内，加热时，若能满足Mn的扩散条件，它将以T相从晶内析出。ZL201加热组织转变是一个较复杂的过程，可参阅其

6、它有关资料，若试样符合质量标准，示差热分析将能准确定出共晶转变温度。实验时示差热电偶输出直接由UJ26测量（UJ26使用方法参考使用说明书，或由实验老师指导）。步骤：2）检查线路，熟悉各仪器操作方法。3）装试样，注意示差热电偶位置，使试样，标样对应。4）调节变压器，按2～5℃/min升温。5）每隔5分钟测量示差热电势输出，在相变点附近，每隔2分钟进行一次测量。五五、五、、实验报告、实验报告1．处理实验数据，进行描图，找出对应相变温度。2．讨论实验结果，分析误差原因。实验二双电桥测定不同淬火温度电阻变

7、化一一、一、、实验目的、实验目的1．熟悉双电桥测量低电阻方法2．运用双电桥研究不同淬火温度对电阻值的影响二二、二、、双电桥原理、双电桥原理图1双电桥原理图以上图所示r1、r2、r3、r4表示各线路段间接触电阻与接线电阻之和。R1、R2、R3、R4表示仪器的内桥臂电阻，RX、RN表示待测电阻与标准电阻，r表示RX、RN间连接电阻值，作为原理分析的AB、BC、ED、FD间电阻值应为：R1’=R1+r1R2’=R2+r2R3’=R3+r3R4’=R4+r4当检流表指示为零时，表示无电流通过（或VCD=0）

8、，分别以I1、I2、I3表示各点间电流值，考虑ABCD、BCFD、EDF三个回路在指示为零的平衡条件下，有I1R1’=I3RX+I2R3’I2R2’=I3RN+I2R4’I2R3’+R4’=(I3-I2)r解此方程组可得：R'R'R'R'+r1134R=R+(−)XNR'R'R'R'+R'+r22434R1R3在仪器制造时，保证=且R1(R2、R3、R4)>>r1(r2、r3、r4)。同时，在实验R2R4过程中，r用很小电阻导线短路，因此R1R3Rx=•RN=•RNR