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.7二组分固液相图的绘制
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一、实验目的及要求
(1) 掌握用步冷曲线法测绘PbSn二组分金属固液平衡相图的原理和方法。
(2) 掌握热分析法的测量技术及相图加热装置的使用方法。
二、实验原理
用来表示多相体系的温度、压力与体系中各组分的状态、组成之间关系的平面图形称为相图。
二组分固液相图是描述体系温度与二组分组成之间关系的图形。
由于固液相变体系属凝聚体系,一般视为不受压力影响,因此在绘制相图时不考虑压力因素。
若二组分体系的两个组分在固相完全不溶,在液相可完全互溶,一般具有简单低共熔点,其相图具有比较简单的形式。
根据相律,对于具有简单低共熔点的二组分体系,其相图可分为三个区域,即液相区、固液共存区和固相区。
绘制相图时,根据不同组成样品的相变温度(即凝固点)绘制出这三个区域的交界线——液相线,即图216(b)中的T1E和T2E,并找出低共熔点E所处的温度和液相组成。
步冷曲线法又称热分析法,是绘制相图的基本方法之一。
它是将某种组成的样品加热至全部熔融,再均速冷却,测定冷却过程中样品的温度–时间关系,即步冷曲线。
根据步冷曲线上的温度转折点获得该组成的相变点温度。
步冷曲线有三种形式,分别如图216(a)中的a、b和c三条曲线。
a曲线是纯物质A的步冷曲线。
在冷却过程中,当体系温度到达A物质凝固点时,开始析出固体,所释放的熔化热抵消了体系的散热,使步冷曲线上出现一个平台,平台的温度即为A物质的凝固点。
纯B步冷曲线e的形状与此相似。
图216步冷曲线
b曲线是由主要为A物质但含有少量B物质样品的步冷曲线。
由于含有B物质,使得凝固点下降,在低于纯A凝固点的某一温度开始析出固体A,但由于固体析出后使得B的浓度升高,凝固点进一步下降,所以曲线产生了一个转折,直到当液态组成为低共熔点组成时,A、B共同析出,释放较多熔化热,使得曲线上又出现平台。
如果液相中B组分含量比共熔点处B的含量高,则步冷曲线形状与此相同,只是先析出纯B,如图中曲线d。
c曲线是当样品组成等于低共熔点组成时的步冷曲线。
形状与A相同,但在平台处A、B同时析出。
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