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。
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。
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