物 理 化 学

实验报告

实验名称：二组分金属相图        

姓    名：徐奎

班    级：12级应用化学

学    号：1220405044

指导老师：曹红翠

         实验日期：2014/4/10

实验十   二组分金属相图

一、实验目的

    1、用热分析法(步冷曲线法)侧相变点，绘制Bi一Sn二组分金属相图‘。

    2、.掌握热电偶测量温度的基本原理;以及数字控温仪和可控升降温电炉的基本原

理和使用。

  二、实验原理

    热分析法是绘制相图的基本方法之一。它是利用金属及合金在加热和冷却过程中发

生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，来得到金属或合金中相转变温度的方法。

    在定压下将体系从高温逐渐冷却，作温度对时间的变化曲线，即为步冷曲线。体系

若有相变，必定伴随着热效应，即从步冷曲线中会出现转折点。从步冷曲线有无转折点

就可知道有无相变。测定一系列质量百分比含量不同的样品的步冷曲线图，从步冷曲

线图上找出各相应体系发生相变的温度，就可以绘出被测体系的金属相图，如图所示

现根据一组实验数据作出步冷曲线图，如图22所示。纯物质的步冷曲线(曲线1,

、4)，以曲线I为例。当曲线1的温度不断冷却，至544 K时，达到纯铋的凝固点，铋

开始转化为固体，在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变。出现水平线段。当

溶液完全凝固后 温度才迅速下降。

    混合物的步冷曲线(曲线2、3)不同于纯物质， 当温度下降到拐点a时 ，出现一 段曲线ao,当温度下降到点o后 温度维持不变， 然后才直线下降。这是因为当温度下 降到a点时，开始有固体凝固出来，液相成分不断变化，故其平衡温度也不断随之变化，直到达到其低共熔点温度o时，体系平衡，温度保持不变，直到液相完全凝固后，温度才又迅速下降。

用步冷曲线绘制相图是以横坐标表示混合物的成分，在对应的纵坐标上标出开始出现相变的温度，连接并作出其延长线相交于o点（o点为铋锡的最低共熔点），即可作出相图。三、仪器药品

 仪器:SWKY数字控温仪1合，KWL一08可控升降温电炉1台 硬质玻璃试管6只，炉膛保护筒1个。

 药品:纯铋，纯镉，松香，液体石蜡。

四、实验装里连接示意图

    

五、实验步骤

  1.配制质量百分比为0% , 25% , 50% , 75% ,100%的铋、镉混合物各100克，分别装人硬质试管中，再加人少许石蜡油(约3克)，以防金属加热过程中接触空气而氧化。

  2.按实验装置连接示意图，将SWKY数字控温仪与KWL一08可控升降温电炉连接好，接通电源，将电炉接于外控状态。

  3.预先将不锈钢炉膛保护筒放进炉膛内，然后把料管和传感器(PT100)放在保护筒内。SWKY数字控温仪置于“置数”状态，设定温度为370℃(参考值)，再将控温仪置于“工作”状态。“加热量调节”旋钮顺时针调至最大，使样品熔化。待温度达到设定温度后，保持2一3分钟，再将传感器取出并插人玻璃试管中。

  4.将控温仪置于“置数”状态，“加热量调节”旋钮逆时针调至零，停止加热。调节“冷风量调节”旋钮(电压调至6V友右)，使冷却速度保持在4--6℃/分，设置控温仪的定时间隔，30秒记录温度一次，直到步冷曲线平台以下，结束一组实验，得出该配比样品的步冷曲线数据。

  5.重复步骤3 、4，依次测出所配各样品的步冷曲线数据。

  6.根据所测数据，绘出相应的步冷曲线图。再进行镑、镐二组分体系相图的绘制。

注出相图中各区域的相平衡。

 六、注意事项

1.热电偶的端点应插在样品的中央位置。

2.松香发黑碳化后，要及时补充松香。

3.样品和炉子的温度比较高，注意避免烫伤。

4.被测体系必须时时处于非常接近相平衡状态，体系冷却时，冷却速度必须合适。

5.被测体系的组成必须自始至终不发生变化。因此，应保证样品各处均匀并防止氧化。

6.测得的温度必须和体系的实际温度相符合。

7.升温不能太高(防止样品氧化)。

8.加热时，将传感器置于炉膛内;冷却时，将传感器放人玻璃试管中，以防温度过冲。

9.冷却速度不宜过快，以防曲线转折点不明显。

10.本实验可配置软件，与电脑连用，实现步冷曲线电脑自动绘图。

七、实验数据

含Bi 100%时数据

含Bi 75%时数据

含Bi 25%时数据

含Sn 100%时数据

八、数据处理

含Bi 75%和25%

由以上各图可得：Bi—Sn二组分金属相图

九、思考题

    1.步冷曲线法测相变点的特点及适应范围。

特点：该法操作简便，其是利用金属及其合金在加热和冷却过程中发生相变时，热量的放出或吸收来得到金属及其合金中相变的温度，可以直接读出相变点。

适应范围：熔点较低，不挥发而且热容较大相变点温度有明显变化的金属及其合金。

2.冷却速度与那些因素有关？

冷却电压的高低、环境的温度、金属本身热容的大小。

 

第二篇：金相图

航空材料实验报告

                                                            

                                                            航空航天类

                                                           103552 胡磊

  金属材料的金相制备及微观性能

【实验原理】

1.金相学：加工金属式样并观察，记录它的微观结构

金属→→→镜面→→→金相图：金属在经过粗磨，细磨，抛光三步打磨形成镜面，在用化学试剂腐蚀镜面，最后将金属镜面吹干，放在显微镜下观察金相图，并用相机拍下图片。

2.实验材料

1）Q235A

是市场上最常见的钢材，一般用作结构。有型材棒材和板材等。以前人们统称为A3钢。Q235A是普通碳素结构钢的一种表达方式，代表了材料的屈服强度是235Pa。其成份为：c 0.14--0.22      Mn0.30--0.65     si 0.3     s 0.05  P0.045

2) 45号钢

用于制造齿轮，齿条，链轮，轴，键，销，蒸汽透平机的叶轮，压缩机泵的零件。拉伸强度不小于600Pa；屈服强度不小于355Pa。其成份为：c 0.42---0,5  Si 0.17---0.37      Mn 0.50---0.80    S<=0.035%    P<=0.035%   Cr<=0.25    Ni<=0.25%

3) 30CrMnSi合金钢

是合金结构钢，可用来制造高压鼓风机叶片，阀板离合器摩擦片，螺栓，螺帽，轴齿，轮等。以及温度不高而要求耐磨的零件。其成份为：C 0.28--0.34     Si 0.90---1.20   Mn0.08---1.10     Cr 0.08---1.10

【实验目的】

1 初步掌握金属材料的金相试验的制作方法

2 使用光学显微镜观察尽享并加深对金相的理解

【实验器材和材料】

1 光学显微镜

2 磨抛机

3 数码照相机

4 聚酯，固化剂，促进剂，粗中细三种水砂纸，金刚石抛光剂，硝酸，工业酒精，木夹，吸管，玻璃容器，剪刀，吹风机。

5 丙酮清洗剂

【实验过程】

一．制作金属镶嵌快

1.     被测金属块制作：选用不同牌号的金属材料切割成不同形状，切割时不能把表面烧伤，要用水冷却。（本组选择的是圆形块）

2.     金属块表面处理：用锉刀锉平尽可能使被测面光滑平整

3.     镶嵌块制作：准备适量的聚酯加促进剂（蓝色）加入固化剂（白色）搅拌均匀静置几分钟

4.     将金属块光滑平整的一面朝下方如橡胶模具中，浇入静置后的聚酯，待固化后取出，固化时间大约为5--6小时

二．金属镶嵌快的打磨抛光和腐蚀过程

1.     镶嵌块的磨抛：用粗，中，细水砂纸和绒布加金刚石抛光剂在磨抛两用机上面进行磨抛，将露出的金属面打磨抛光成镜面后用清水冲洗干净

2.     腐蚀液的配置：腐蚀：工业酒精加硝酸（工业酒精/硝酸=100/4 重量比）用夹子夹住镶嵌块，只腐蚀镜面，时间根据材料而定，不同材料腐蚀的时间不一样。

3.     腐蚀后用清楚和酒精冲洗，在用吹风机吹干。

4.    

三．用光学显微镜观察金属表面

1.     光学显微镜：目镜20倍，物镜40倍，共放大800倍，在光学显微镜下观察金相图，待观察到清晰地图像后用数码相机拍下来

2.     做实验报告附图片

3.    

【结果分析】

经过和标准图样的对比得出，此材料为Q235A

【注意事项及实验时的心得】

本次试验要注意几点：

1.聚酯要先和促进剂混合均匀了再加入固化剂，否则会发生剧烈的反应，并放出毒气。

2.打磨，抛光的过程：由于金属表面很容易被磨成多面体，很多小组在打磨的时候都太急，针对这样的情况，应该用粗砂纸打磨再继续进行磨抛。所以在打磨过程中一定要注意确保金属镶嵌快的水平，不要经常更换位置，才能保证把金属磨平。

3.腐蚀的时候要先咨询指导老师，该腐蚀多久，老师给出的时间并不是在玻璃杯中腐蚀的时间，而是全程腐蚀的时间，从被子中取出后，在走向清水出冲洗的过程中，还有酸液在金属表面，所以还在腐蚀，针对这样的状况，我们组在杯子中腐蚀的时间比老师说的少了8秒，取出后在5秒走到水池边，等待3秒后再冲洗，最后一次性看到了金相图，比较成功。

【实验收获】

   在航空材料这门课程中学到了金相的有关知识。铁素体在显微镜下是白亮片或者块状，而渗碳体是先暗黑片状。最后通过对三种不同材料的金相图对比，发现Q235A图像明显比其他的两种式样暗黑片少。这也说明了Q235中含有杂质较少。因此各方面的性能也不如后两种材料。

   在打磨的过程中，也认识到做实验的严谨性。认真是第一位的，不能急，要按部就班的来，做到最精细。在腐蚀的过程中要注意安全和方法，同时思考前面同学犯过的错误，并针对错误加以改正，确保实验能一次性顺利的完成。