实验7二组分固-液相图的绘制何广平物理化学研究室
实验7 二组分固-液相图的绘制 物理化学研究室 何广平
实验目的(1)学会用热分析法测绘Sn一Pb二组分金属相图，了解固-液相图的基本特点(2）掌握热电偶测量温度的原理及热电偶的校正方法(3）了解热分析法测量技术
实验目的 (1) 学会用热分析法测绘Sn—Pb二组分金属 相图,了解固-液相图的基本特点。 (2) 掌握热电偶测量温度的原理及热电偶的 校正方法。 (3) 了解热分析法测量技术
什么是相图？相图是表示多相平衡体系的存在状态与组成、温度、压力等因素变化的关系图。它包括平衡体系中有那些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系。问题：（1）请根据相律说说二组分体系中自由度、组分数、独立组分数、相数之间的关系？（2）二组分体系相图的特点、常用相图形式？
什么是相图？ 相图是表示多相平衡体系的存在状态与组成、温 度、压力等因素变化的关系图。它包括平衡体系中有 那些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少以 及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系。 问题： （1）请根据相律说说二组分体系中自由度、组分数、独立组 分数、相数之间的关系？ （2）二组分体系相图的特点、常用相图形式？
T-X图的绘制方法（热分析法）什么是T-X图？以体系中所含物质的组成为自变量、以温度为因变量所得到的温度-组成图（T-X图）是常见的一种相图。什么是热分析法？定压下将体系熔融后，使之从高温逐渐冷却，每隔一定时间记录一次温度，作温度对时间的变化曲线，即步冷曲线。当熔融体系在冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降并得到一条光滑的步冷曲线若冷却过程中体系发生相变，则体系中产生的相变热将与自然冷却时体系放出的热量相抵偿，步冷曲线会出现转折点，转折点所对应的温度即为体系发生相变的温度。测定一系列组成不同样品的步冷曲线，利用步冷曲线所得到的一系列组成和所对应的相变温度数据，以横轴表示样品的组成，纵轴表示开始出现相变的温度，把这些点连接起来，可绘制出金属相图
T-X图的绘制方法（热分析法） • 什么是T-X图？ • 以体系中所含物质的组成为自变量、以温度为因变量所得到 的温度-组成图（T-X图）是常见的一种相图。 什么是热分析法？ 定压下将体系熔融后，使之从高温逐渐冷却，每隔一定时间记录一次温 度，作温度对时间的变化曲线，即步冷曲线。 当熔融体系在冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降并得到一 条光滑的步冷曲线;若冷却过程中体系发生相变，则体系中产生的相变热将与 自然冷却时体系放出的热量相抵偿，步冷曲线会出现转折点，转折点所对应 的温度即为体系发生相变的温度。 测定一系列组成不同样品的步冷曲线，利用步冷曲线所得到的一系列组 成和所对应的相变温度数据，以横轴表示样品的组成，纵轴表示开始出现相 变的温度，把这些点连接起来，可绘制出金属相图
如何根据步冷曲线绘制相图？A租成时间根据步冷曲线绘制相图
如何根据步冷曲线绘制相图？ 根据步冷曲线绘制相图
仪器与试剂3实验仪器1台冷却保温炉1台台式自动平衡记录仪1台调压变压器(1KVA)1副镍铬-镍硅热电偶电弧焰发生器8个硬质玻璃管·实验药品Sn(化学纯);Pb(化学纯)石墨粉冰水浴
仪器与试剂 • 实验仪器 冷却保温炉 1台 台式自动平衡记录仪 1台 调压变压器 (1KVA) 1台 镍铬-镍硅热电偶 1副 电弧焰发生器 硬质玻璃管 8个 • 实验药品 Sn(化学纯)； Pb(化学纯) 石墨粉 冰水浴
实验步骤（1）热电偶的制备取60cm长的镍铬丝和镍硅丝，将镍铬丝用小绝缘瓷管套好在其两端大约5mm处分别与两段各长50cm的镍硅丝紧密地扭合在一起，，将扭合的部位稍稍加热后立即沾以硼砂粉，并用小火加热，使硼砂熔化并形成玻璃态，然后放在电弧焰上小心烧结，直至形成一个光滑的小珠，冷却后将硼砂玻璃层除去，即为镍铬-镍硅热电偶也可采用商业镍铬-镍硅热电偶。为绝缘起见，使用时常将热电偶套在较细的硬质玻璃管中，管内再注入少量硅油以改善其导电性。（2）热电偶的校正用纯Pb、纯Sn的熔点及水的沸点对热电偶进行校正绘制热电偶工作曲线
实验步骤 (1) 热电偶的制备 • 取60cm长的镍铬丝和镍硅丝，将镍铬丝用小绝缘瓷管套好. 在其两端大约5mm处分别与两段各长50cm的镍硅丝紧密地 扭合在一起,，将扭合的部位稍稍加热后立即沾以硼砂粉， 并用小火加热，使硼砂熔化并形成玻璃态,然后放在电弧焰 上小心烧结，直至形成一个光滑的小珠，冷却后将硼砂玻 璃层除去,即为镍铬-镍硅热电偶。 • 也可采用商业镍铬-镍硅热电偶。 • 为绝缘起见，使用时常将热电偶套在较细的硬质玻璃管中 ，管内再注入少量硅油以改善其导电性。 • (2) 热电偶的校正 用纯Pb、纯Sn的熔点及水的沸点对热电偶进行校正， 绘制热电偶工作曲线
（3）样品配制用感量为0.1g的台称分别称取纯Sn、纯Pb各50g，另配制含锡20%、40%、61.9%、80%的铅锡混合物各50g，分别置于硬质玻璃管中中，在样品上方各覆盖一层石墨粉。（4）绘制步冷曲线(1）将热电偶及测量仪器连接好。(2）将盛有样品的硬质玻璃管放入加热炉内加热。待样品熔化后停止加热，用玻璃棒将样品搅拌均匀，并将石墨粉拨至样品表面，以防止样品氧化。(3将硬质玻璃管移至保温炉中冷却，此时热电偶的尖端应置于样品忠央，以便反映体系的真实温度，同时开启记录仪绘制步冷曲线。(4）用上述方法绘制所有样品的步冷曲线。(5)用硬质玻璃管装一定量的水，在电炉上加热，将热电偶插入沸腾的蒸留水中测定其热电势。测定时热电偶的冷端均为0℃
（3) 样品配制 用感量为0.1g的台称分别称取纯Sn、纯Pb各50g，另配制含 锡20%、40%、61.9%、80%的铅锡混合物各50g，分别置于硬质 玻璃管中中，在样品上方各覆盖一层石墨粉。 （4) 绘制步冷曲线 (1) 将热电偶及测量仪器连接好。 (2) 将盛有样品的硬质玻璃管放入加热炉内加热。待样品熔化后 停止加热，用玻璃棒将样品搅拌均匀，并将石墨粉拨至样品表 面，以防止样品氧化。 (3) 将硬质玻璃管移至保温炉中冷却，此时热电偶的尖端应置于 样品中央，以便反映体系的真实温度，同时开启记录仪绘制步 冷曲线。 (4) 用上述方法绘制所有样品的步冷曲线。 (5)用硬质玻璃管装一定量的水，在电炉上加热，将热电偶插入沸 腾的蒸馏水中测定其热电势。测定时热电偶的冷端均为0℃
数据处理（1）用已知纯Pb、纯Sn的熔点及水的沸点作横坐标，以各纯物质相变点的热电势为纵坐标，画出热电偶的T-E工作曲线2）找出各步冷曲线中拐点和平台对应的热电势農（3）从热电偶的工作曲线上查出各拐1点温度和平台温度，以温度为纵坐标，以组成为横坐标，绘出Sn一Pb二元金属相图.0A祖成一时间一(4)从所得相图中求出低共溶点的温度以及低共溶混合物的组成
数据处理 （1）用已知纯Pb、纯Sn的熔点及水 的沸点作横坐标，以各纯物质相变 点的热电势为纵坐标,画出热电偶的 T-E工作曲线. （2）找出各步冷曲线中拐点和平台对 应的热电势. （3）从热电偶的工作曲线上查出各拐 点温度和平台温度，以温度为纵坐 标，以组成为横坐标，绘出Sn—Pb 二元金属相图. (4)从所得相图中求出低共溶点的温度 以及低共溶混合物的组成
实验评注与拓展用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。此外，在冷却过程中一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温度：但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。见图。遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。仁d间)Ht
实验评注与拓展 用热分析法测绘相图时，被测体系必须时时处于或接近相平衡状态， 因此必须保证冷却速度足够慢才能得到较好的效果。此外，在冷却过程中， 一个新的固相出现以前，常常发生过冷现象，轻微过冷则有利于测量相变温 度; 但严重过冷现象，却会使折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。 见图。遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点