二元合金相图的绘制(共6页).docx

精选优质文档-倾情为你奉上西安交通大学实验报告课程：物理化学实验系别： 专业班号： 组别： 实验日期：年 月 日姓名： 学号： 交报告日期：年 月 日同组者： 实验名称：二元合金相图的绘制一、实验目的1.学习热分析法绘制相图的基本原理。2.加深对相变化过程的认识和理解。二、实验原理 热分析法是一种常用的绘制相图方法。由于一切相变过程都伴随着热的吸收或放出，因此将系统均匀加热或冷却时，若不发生相变，则温度T随时间t变化的T-t曲线是光滑的，即温度随时间的变化率是连续的；当系统发生相变化时，其T-t曲线就会出现转折点或平台，其温度随时间的变化率会发生突跃。把这种温度随时间变化的T-t曲线称为步冷曲线。步冷曲线上的转折点或平台对应的温度就是开始发生相变化的温度。根据多个组成不同的二组分系统的步冷曲线即可绘制出相图。图2.9.1(b)就是一种常见的二组分简单低共熔物系的相图。所谓简单低共熔物系是指两种不同物质在固态互不相溶（即彼此不生成固溶体），这两种物质也不生成化合物。Pb-Sn二元凝聚物系相图就属于简单低共熔混合物系相图。 对于纯物质而言，当把它冷却到凝固点时，其步冷曲线上会出现一个水平段。二组分液态混合物系的凝固过程并不是在一个温度点上完成的。在凝固过程中，随着某个纯固体组分的析出，溶液的组成会不断发生变化，所以它的凝固点（即二相平衡温度）也会发生不断变化。与此同时，由于凝固过程是放热的，即系统在对外放热的同时也会得到部分热量的补充，所以其温度降低速度会明显放慢，其步冷曲线上会出现一个拐点。步冷曲线上的拐点与相图中的点有一一对应的关系。 在实验过程中需要注意以下几点： (1)因为待绘制的相图是平衡状态图，故实验过程中被测系统需时时处于或接近于平衡状态。所以在系统冷却时，冷却速度应足够缓慢。冷却过程中应尽量保持环境状况前后一致，不要搅拌，也不要晃动温度探头或样品管。 (2)实验过程中，待测样品的实际组成应与标签一致。如果实验过程中样品未混合均匀或部分样品发生了氧化，则实验结果就误差越大。 (3)测得的温度值必须能真正反映系统的温度。为此，测温探头的热容应足够小，而且热电偶的热端必须深入到被测系统的足够深处。 另外，在实验过程中常常会出现过冷现象，即当温度降低到凝固点以下才能发生凝固（即）结晶，这主要与表面现象有关。由于液体凝固时会放出大量的热，故凝固过程真正发生后的系统的温度会从过冷回升到正常凝固点。由于过冷现象的发生，往往会使纯物质的步冷曲线如图2.9.2中的曲线a所示，是A、B二组分混合物系的步冷曲线如图2.9.2中的曲线b所示。在这种情况下，对于纯物质，水平线段对应的温度就是该纯物质的凝固点；对于A、B二组分混合物系，将过冷后的步冷曲线段反向延长使其与过冷前的步冷曲线段相交，该交点对应的温度就是A、B二组分混合物系的凝固点。三、仪器和药品 铅粒、锡粒、活性炭（粉状）、电子天平、KWL-金属相图实验装置。四、实验步骤 (1)在不同大试管中分别称取总质量均为60g，Pb的质量百分比浓度分别为0%、15%、30%、50%、70%和100%的样品。往各样品上方加一骨勺活性炭，使其与空气隔绝避免氧化。并给各试管贴上标签以免混乱。 (2)把盛放样品的大试管放入电加热炉，并把数显温度计的探头插入大试管中。 (3)打开电源给样品加热，关掉电源前所有样品的温度都不能超过328。 (4)当熔化后的样品开始降温时就开始每隔一段时间记录一次温度。对于纯物质，一直记录到步冷曲线的温度平台结束，并继续记录56个数据；对于Pb-Sn混合样品，也一直记录到步冷曲线的温度平台结束，并继续记录56个数据，如果温度平台不明显，就一直记录到160以下。 (5)对每个样品测读温度结束后，样品已完全凝固。必须对该样品重新加热使其熔化，才能拿出温度探头。所有的样品一般都可以反复市容，故实验结束后不要把样品倒掉。五、数据记录与处理 (1)实验数据记录时间/s0%Pb15%Pb30%Pb50%Pb70%Pb100%Pb未知样品0320.7 328.7 325.6 333.9 343.1 328.3 333.636318.3 327.9 324.2 332.9 340.9 328.1 333.272315.6 325.7 321.4 330.7 337.4 327.9 330.9108312.7 322.8 317.9 327.9 333.9 327.6 327.4144309.4 320.2 315.0 325.9 331.4 327.6 325.5180306.0 318.8 313.6 325.0 330.3 327.6 322.7216302.6 318.5 313.2 324.9 330.3 327.8 323.0252299.1 318.9 313.6 325.5 331.2 327.9 323.2288295.5 319.5 314.0 325.8 331.4 327.9 324.1324291.8 319.0 313.5 325.0 330.3 327.3 324.0360288.1 317.6 312.0 323.7 328.8 328.8 322.6396284.4 316.7 311.0 322.9 327.9 327.6 321.4432280.7 316.2 310.5 322.5 327.6 327.6 320.9468277.0 316.0 310.5 322.3 327.6 327.8 320.8504273.4 316.1 310.5 322.4 327.8 327.9 321.1540269.9 316.2 310.8 322.6 328.1 327.9 321.4576266.2 316.4 311.0 322.6 328.0 327.9 321.7612262.8 316.0 310.4 322.1 327.4 327.8 321.4648259.3 315.2 309.7 321.3 326.5 327.7 320.6684255.9 314.5 308.9 320.6 325.5 327.6 319.8720252.5 313.7 308.0 319.8 324.6 327.6 318.9756249.3 312.8 307.2 318.9 323.7 327.6 318.1792245.9 311.9 306.3 318.2 322.7 326.7 317.1828242.8 311.0 305.4 317.2 321.5 327.3 316.2864239.6 309.5 303.6 315.2 319.1 326.6 314.0900236.5 306.1 300.2 311.9 315.5 325.8 310.0936233.4 303.8 295.7 308.0 311.2 324.8 304.6972230.4 297.0 290.8 303.5 306.0 323.5 298.71008227.5 291.9 285.5 298.6 300.5 321.6 292.51044224.6 286.3 280.1 293.5 294.6 315.5 286.31080221.8 280.9 274.0 288.0 288.8 306.1 279.91116219.0 275.2 268.6 282.6 282.9 296.5 273.61152219.6 269.5 262.9 277.0 276.9 287.4 267.21188226.9 263.7 257.2 271.5 270.8 278.6 260.91224229.0 258.0 251.4 265.8 264.8 270.4 254.91260229.6 252.3 245.5 260.3 258.8 262.3 249.31296229.7 246.7 240.2 254.9 254.8 254.6 244.51332229.7 241.3 234.9 249.6 251.0 248.2 239.61368229.6 236.1 229.6 244.3 247.8 241.6 235.51404229.5 230.9 224.4 239.1 245.0 235.3 231.91440229.5 226.0 219.6 234.2 241.9 229.3 227.01476229.3 221.3 214.8 229.4 238.3 223.5 222.91512229.2 216.5 210.1 225.4 234.4 218.0 218.91548229.1 211.9 205.7 221.5 230.3 212.8 214.81584229.0 207.4 201.3 217.8 226.0 207.7 210.51620229.0 203.1 197.1 214.4 221.3 202.9 206.41656228.8 198.9 193.2 211.0 217.0 198.3 202.31692228.7 194.7 189.5 207.5 212.4 193.8 198.21728228.5 190.8 185.7 204.0 207.7 189.4 194.11764228.4 203.4 182.1 200.6 203.2 185.1 190.01800228.1 204.7 178.8 197.2 198.6 181.2 185.91836227.7 203.6 175.8 193.8 194.0 177.3 182.91872227.1 202.1 185.8 190.5 189.8 173.6 178.11908225.8 200.3 186.2 187.3 185.6 170.0 174.31944222.4 198.5 184.7 184.1 181.4 166.5 174.11980216.9 196.7 182.5 181.0 177.4 163.1 176.92016211.1 194.8 181.4 178.0 174.1 159.9 177.52052205.6 192.7 181.1 175.0 175.3 177.42088200.3 190.5 180.8 172.1 175.9 177.12124195.4 188.1 180.5 171.3 175.8 176.72160190.9 185.5 180.2 175.5 175.9 176.02196186.6 182.8 180.0 177.0 175.0 174.52232182.6 181.2 179.7 177.4 171.8 171.52268178.8 180.9 179.2 177.5 167.1 165.82304175.2 180.5 178.4 177.5 162.2 159.92340171.9 180.1 173.7 177.5 157.6 2376168.9 179.5 165.9 177.3 2412165.9 176.8 158.8 177.1 2448163.1 170.4 176.8 2484160.5 163.8 176.1 2520158.0 157.8 175.3 2556173.7 2592169.5 2628163.7 2664158.6 (2)步冷曲线 (3)相图(4)未知样品步冷曲线未知样品的低共熔温度在180左右，一物质首先析出温度（拐点）为235左右，根据相图判断，未知样品组成可能为70%Pb-30%Sn。专心-专注-专业