《金属相图(pb-sn体系)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《金属相图(pb-sn体系)（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、金属相图金属相图(Pb-Sn(Pb-Sn体系体系) )化学化工实验中心实验目的实验目的用热分析法测绘Pb-Sn二元金属相图， 并掌握应用步冷曲线数据绘制二元体系 相图的基本方法；了解步冷曲线及相图中各曲线所代表 的物理意义；了解固液相图的特点，进一步学习和 巩固相律等有关知识。 实验原理实验原理相是指体系内部物理性质和化 学性质完全均匀的一部分。相平衡是指多相体系中组分在 各相中的量不随时间而改变。研究多相体系的状态如何随组 成、温度、压力等变量的改变而发 生变化，并用图形来表示体系状态 的变化，这种图就叫相图。本实验采用热分析法绘制相图， 其基本原理：先将体系加热至熔融成一 均匀液相，然后让
2、体系缓慢冷却，体 系内不发生相变，则温度-时间曲线均 匀改变；体系内发生相变，则温度- 时间曲线上会出现转折点或水平段。根 据各样品的温度-时间曲线上的转折点 或水平段，就可绘制相图。温度温度-时间曲线，即时间曲线，即步冷曲线步冷曲线转折点：转折点：表示温度随时间的变化率 发生了变化。水平段：水平段：表示在水平段内，温度 不随时间而变化。热分析法绘制相图热分析法绘制相图温度温度 abABb/a/c/ABLL+A(s)L+B(s)A(s)+B(s)O时间 (a)步冷曲线(b)二元组分凝聚系统相图0(A) B% 100(B)分析分析1 1：纯物质的步冷曲线如、 所示，如从高温冷却，开始降温 很快，
3、ab线的斜率决定于体系的散 热程度，冷到的熔点时，固体 开始析出，体系出现两相平衡（液 相和固相），此时温度维持不变 ，步冷曲线出现水平段，直到其中 液相全部消失，温度才下降。混合物步冷曲线如、所示，如 起始温度下降很快(如a/b/段)，冷却到b/ 点时，开始有固体析出，这时体系呈两 相，因为液相的成分不断改变，所以其平 衡温度也不断改变。由于凝固热的不断放 出，其温度下降较慢，曲线的斜率较小 (b/c/段)。到了低共熔点c/后，体系出现 三相平衡L=A(s)+B(s)，温度不再改变， 步冷曲线又出现水平段，直到液相完全凝 固后，温度又开始下降。曲线表示其组成恰为最低共 熔混合物的步冷曲线，其
4、形状与 纯物质相似，但它的水平段是三 相平衡。即 L=A(s)+B(s)分析分析2 2：相图由一个单相区和三个两相区组成 ：即 溶液相区；纯A(s)和溶液共存的两相区；纯B(s)和溶液共存的两相区； 纯A(s)和纯B(s)共存的两相区；水平线段表示：A(s)、B(s)和溶液共 存的三相线；水平线段以下表示纯A(s)和 纯B(s)共存的两相区；O为低共熔点。药品仪器药品仪器1. 金属相图测量装置；2. 电脑；3. 锡粒（AR），铅粒（AR）。实验步骤实验步骤v准备样品v步冷曲线的测绘准备样品准备样品: : 按以下比例配制锡的百 分含量0%20%30%61.9%80%100%锡(g)0203061
5、.980100铅(g)100807038.1200步冷曲线的测绘步冷曲线的测绘v选择3组不同配比的样品，放入金属相图测 量装置的加热炉体内，插入温度传感器v调节仪器的参数并进行电脑联机v升温，同时观察温度变化v停止升温，电脑开始记录绘制步冷曲线v完成所有3组样品的测定后，换测 另外3组 样品，重复上述操作何时停止加热？纯Pb、纯Sn、含锡61.9%（低共熔 物）三个样品，如果出现转折点，则 停止加热。含锡20%、含锡30%、含锡80%三个 样品，如果出现转折点，再升高50 后，则停止加热。何时停止实验？纯Pb、纯Sn、含锡61.9%三个样品，在 作完水平线段后又继续降温，表明样品已 完全凝固，
6、即可停止测量。含锡20%、含锡30%、含锡80%三个样 品，出现了转折点，并在作完水平线段后 又继续降温，表明样品已完全凝固，即可 停止测量。实验数据记录实验数据记录实验日期： ；室温： ；气压： KPa 锡的百 分含量0% (纯铅 ）20%30%61.9% (低共熔物)80%100% (纯锡)转折 点 (t) 水平 段 (t)数据处理数据处理1.作出Pb-Sn相图； 2.与文献值比较。T/KL(单相区)0(Pb) 61.9% 100%(Sn) 600K505K454KL+Pb(s) L+Sn(s)Pb(s)+Sn(s)PbSn 金属相图文献值：文献值：Pb-Sn体系的熔点对照表:锡%0204
7、06080100熔点温度327276240190200232最低共熔点温度181181181181最低共熔混合物组成: 含Sn61.9%T/KL(单相区)0(Pb) 61.9% 100%(Sn) 600K505K454KL+Pb(s) L+Sn(s)Pb(s)+Sn(s)真实的PbSn 金属相图两种金属的 任何一种都能微 溶于另一种金属 中，是一个部分 互溶的低共熔体 系，它用一般的 热分析法只能得 到一个相当于简 单的二元低共熔 点相图（如本实 验Pb-Sn体系）， 测不出来固态晶 形转变点。实验结果与讨论实验结果与讨论结果：实测值为T铅=T锡=T低共熔= 计算实验偏差： 分析产生偏差的原因： 有何建议与想法？注意事项：注意事项： 1.Pb-Sn混合物的液相必须均匀互溶(达 最高温度时，搅拌样品)； 2.样品的降温速率必须缓慢； 3.操作过程中，要防止样品被氧化及混 入杂质； 4.热电偶要插到玻璃套的底部，以及热 电偶两极不能相碰。思考题思考题1.是否可用加热曲线作相图，为什么？2.为什么要用步冷曲线作相图？3.为什么坩锅中的样品要加盖石墨，并 严防混入杂质？4.实验用各样品的总重量为什么要求相 等？若总重量不相等有什么影响？5.样品量和冷却速度对实验有何影响？
