金属相图

一、实验目的1．用热分析法（步冷曲线法）测绘Bi-Sn二组分金属相图。

2．掌握热电偶测量温度的基本原理和自动平衡记录仪的使用方法。

二、仪器与药品计算机及接口，铂电极一支；电炉三个；调压器三个；小保温杯一个；样品玻璃试管五个；样品试管架一个；夹子；测水沸点仪一套（公用）纯锡；纯铋；松香；液体石蜡三、实验原理较为简单的二组分金属相图主要有三种；一种是液相完全互溶，凝固后，固相也能完全互深成固熔体的系统，最典型的为Cu-Ni系统；另一种是液相完全互溶而固相完全不互溶的系统，最典型的是Bi-Cd系统；还有一种是液相完全互溶，而固相是部分互溶的系统，如Pb-Sn系统，本实验研究的Bi-Sn 中最大溶解度为21%（质量分分数）。

热分析法（步冷曲线法）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。

通常的做法是先将金融或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，并在记录仪上自动画出温度随时间变化的步冷曲线。

当溶融的系统均匀冷却时，如果系统不发生相变，则系统的温度随时间的变化是均匀的，冷却速率较快（如图中ab线段）；若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统的冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折（如图中b点）。

当熔液继续冷却到某一点时（如图中c点）。

此时溶液系统以低共溶混合物的固体析出。

在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线上出现水平线段（如图中cd线段）；当溶液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中de线段）。

由此可知，对组成一定的二组分低共溶合物系统，可以根据它的步冷曲线得出有固体析出的温度和低共熔点温度。

根据一系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统系列组成不同系统的步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相同。

用热分析法（步冷曲线法）绘制相图时，被测系统必须时时处于或近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。

金属相图的实验报告金属相图的实验报告引言：金属相图是研究金属合金组成与相结构关系的重要工具。

通过实验，我们可以了解金属合金在不同温度和成分条件下的相变规律，从而为金属材料的设计和应用提供依据。

本实验旨在通过制备铝-铜合金，并对其进行热处理和金相观察，探究铝-铜合金的相变行为。

实验材料与方法：1. 实验材料：纯度为99.99%的铝和纯度为99.99%的铜。

2. 实验仪器：电炉、恒温槽、金相显微镜等。

3. 实验步骤：a. 准备不同比例的铝-铜合金样品。

b. 将样品放入电炉中，进行热处理，分别设定不同温度和时间。

c. 取出样品，进行金相观察和分析。

实验结果与讨论：1. 合金成分对相图的影响：通过制备不同比例的铝-铜合金样品，我们可以观察到合金成分对相图的影响。

当铝和铜的比例在一定范围内时，合金呈现单相结构，即完全溶解。

当合金成分接近于纯铝或纯铜时，会出现二相或多相结构，即出现析出相。

2. 温度对相图的影响：在热处理过程中，我们通过调节温度和时间来观察合金的相变行为。

当温度升高时，合金中的固溶体相会逐渐溶解，形成单相结构。

而当温度下降时，固溶体相会重新形成，出现析出相。

通过对不同温度下的合金样品进行金相观察，我们可以确定合金的相变温度范围和相变行为。

3. 金相观察结果：在金相显微镜下观察到的合金显微组织可以提供有关相变行为的重要信息。

通过金相观察，我们可以确定合金中的相类型、相形貌和相分布情况。

例如，在铝-铜合金中，当铜的含量增加时，会出现铜的析出相，形成颗粒状或条状分布。

同时，我们还可以观察到合金中的晶粒尺寸和晶界特征，从而评估合金的晶粒生长和晶界稳定性。

结论：通过本次实验，我们成功制备了铝-铜合金，并通过热处理和金相观察揭示了铝-铜合金的相变行为。

合金成分和温度是影响合金相图的关键因素，通过调节合金成分和热处理条件，我们可以控制合金的相结构和性能。

金相观察为我们提供了合金显微组织的详细信息，有助于理解合金的相变机制和优化合金的制备工艺。

实验五二组分金属相图的绘制【目的要求】1. 学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分金属相图。

2. 了解纯物质和混合物步冷曲线的形状有何不同，其相变点的温度应如何确定。

3. 了解热电偶测量温度和进行热电偶校正的方法。

【实验原理】测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，其原理是将一种金属或两种金属混合物熔融后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线。

当熔融体系在均匀冷却过程中无相变化时，其温度将连续均匀下降得到一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变时，则因体系产生的相变热与自然冷却时体系放出的热量相抵消，步冷曲线就会出现转折或水平线段，转折点所对应的温度，即为该组成体系的相变温度。

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，以横轴表示混合物的组成，纵轴上标出开始出现相变的温度，把这些点连接起来，就可绘出相图。

二元简单低共熔体系的步冷曲线及相图如图2-5-1所示。

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，却会使转折点发生起伏，使相变温度的确定产生困难。

见图2-5-2。

遇此情况，可延长dc线与ab线相交，交点e即为转折点。

图2-5-1 根据步冷曲线绘制相图图2-5-2 有过冷现象时的步冷曲线【仪器试剂】立式加热炉1台；保温炉1台；记录仪1台；调压器1台；镍铬-镍硅热电偶1副；样品坩埚6个；玻璃套管6只；烧杯(250mL，2只)。

Sn(C.P.)；Bi(C.P.)；石蜡油；石墨粉。

【实验步骤】1. 热电偶的选择和制备取60cm长的镍铬丝和镍硅丝各一段，将镍铬丝用小绝缘瓷管穿好，将其一端与镍硅丝的第二篇基础实验2一端紧密地扭合在一起(扭合头为0.5cm)，将扭合头稍稍加热立即沾以硼砂粉，并用小火熔化，然后放在高温焰上小心烧结，直到扭头熔成一光滑的小珠，冷却后将硼砂玻璃层除去。

金属相图
【实验原理】
1. 热分析法；
2. 热分析法绘制相图；
【实验步骤】
1. 用感量为0.1g的台秤按下表比例准备样品，搅拌均匀后装入样品管中，并在样品上覆盖一层石墨粉；
2. 把样品管放入KWL-09可控升降温电炉左边的孔中，温度传感器Ⅰ放入样品管。

检查电炉：开关置于关，冷风量调节为零，加热量调节为零；
3. 打开SWKY-Ⅰ数字控温仪，使得工作/置数处于置数状态，调节温度显示Ⅰ高
于转折点（平台）温度50℃，设置完毕后使得工作/置数处于工作状态；
4. 当温度显示Ⅰ达到置数温度时，打开电炉开关，加热量调节最大，当温度显示Ⅱ到200℃时，使得工作/置数处于置数状态，使得加热量调节为零，关闭电炉。

把样品管取出放入电炉右边的孔中，温度传感器Ⅱ放入样品管；（在此过程中若温度显示Ⅰ超过置数温度20℃时，使得使得工作/置数处于置数状态）
5. 打开金属相图数据处理软件，设置坐标系纵坐标400℃，横坐标60.0分钟，通讯口COM1，采样时间10s，数据通信→开始通信，填写：姓名：第n组；样品1名称，百分比；样品2名称，百分比，实验结束温度140℃。

当温度显示Ⅱ温度下降时，点击确定开始记录数据
6. 实验结束后，保存数据：我的电脑→D盘→物化实验数据→金属相图→班级┅，采集10-13个点，然后再进行数据处理；
【实验报告要求】
1. 实验数据记录
【文献值】
2. 热分析法绘制相图
3. 相图分析
4. 误差分析。

物理化学实验备课材料实验3 热电偶温度计的校正及金属相图一、基本介绍一个多相体系的状态可用热力学函数来表达，也可用几何图形来描述。

表示相平衡体系状态与影响相平衡强度因素关系的几何图形叫平衡状态图，简称相固，也叫状态图。

由于常见的影响相平衡的强度因素是温度、压力和浓度，所以也可以说，相图是描述多相体系的状态与温度、压力和组成关系的几何图形。

相平衡的研究对生产和科学研究具有重大意义。

钢铁和合金冶炼生产条件的控制、硅酸盐(水泥、耐火材料等)生产的配料比、盐湖中无机盐的提取等，都需要相干衡的知识。

又如对物质进行提纯(如制备半导体材料)、配制各种不同低熔点的金屑台金等，都要考虑到有关相干衡问题。

化工生产中产品的分离和提纯是非常重要的，其中溶解和结晶、冷凝和熔融、气化和升华等都属相交过程。

总之．由于相变过程和相干衡问题到处存在，研究和革捏相变过程的规体，用以解释有关的自然现象和指导生产甚为重要。

二、实验目的1、用热电偶—电位差计测定Bi—Sn体系的步冷曲线,绘制相图;2、掌握热电势法测定金属相图的方法；3、掌握热电偶温度计的使用,学习双元相图的绘制。

三、实验原理绘制固液二相平衡曲线的方法，常用的有溶解度法和热分析法。

溶解度法是指在确定的温度下，直接测定固液二相平衡时溶液的浓度，然后依据澜得的温度和相应的溶解度数据绘制成相固。

此法适用于常温下易澜定组成的体系，如水盐体系等。

热分析法是指在常温下不便直接澜定固液乎衡时溶液组成的体系(如合金和有机化合物的体系)．通常利用相变时的热效应来测定组成已确定之体系的温度，然后依据选定的一系列不同组成的二组分体系所测定的温度，绘制相图。

此法简单易行，应用顾广。

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．体系的冷却速度必须足够慢．才能得到较好的结果。

体系温度的测量，可用水银温度计，也可选用合适的热电偶。

由于水银温度计的测量范围有限，而且其易破损，所以目前大都采用热电偶来进行测温。

实验八金属相图一、实验目的1、学会用热分析法测绘铅－锡二组分金属相图;2、掌握热分析法的测量技术；3、熟悉ZR-HX金属相图控温仪、ZR-08金属相图升温电炉等仪器。

二、基本原理相图是用以研究体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的图形，它可以表示在指定条件下存在的相数和各相的组成，对蒸汽压较小的二组分凝聚体系，常以温度-组成图来描述。

热分析法是绘制相图常用的基本方法之一。

这种方法是通过观察体系在冷却时温度随时间的变化关系，来判断有无相变的发生。

通常的做法是先将体系全部融化，然后让其在一定环境中自行冷却，并每隔一定时间记录一次温度，以温度（T）为纵坐标，时间（t）为横坐标，画出步冷曲线。

当体系均匀冷却时，如果体系不发生相变，则体系的温度随时间的变化将是均匀的，冷却也较快（如图8-1中ab线段）。

若在冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着热效应，所以体系温度的降温速度随时间的变化将发生改变，体系的冷却速度减慢，步冷曲线就出现转折（如图8-1中bc线段）。

当熔液继续冷却到某一点时，由于此时熔液的组成已达到最低共熔混合物的组成，故有最低共熔混合物析出，在最低共熔混合物完全凝固以前，体系温度保持不变，因此步冷曲线出现平台（如图中cd线段）。

当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（见图中de线段）。

由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物体系来说，可以根据它的步冷曲线，判断有固体析出时的温度和最低共熔点的温度。

如果作出一系列组成不同的体系的步冷曲线，从中找出各转折点，即能画出二组分体系最简单的相图（温度-组成图）。

不同组成熔液的步冷曲线与对应相图的关系可以从8-2中看出。

图 8-2 图 8-1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，体系的冷却速度必须足够慢，才能得到较好的结果。

三、仪器和试剂ZR-HX金属相图控温仪 ZR-08金属相图升降温电炉铅（C.P.）锡（C.P.）四、操作步骤1、配制样品：测试样品分别为纯锡、含锡量为20％、40％、61.9％、80％的铅－锡混合样和纯铅六个试样，用分析天平按质量百分比严格称取，并确保六个试样的总质量均等于180g，将样品置于升温电炉中。

二组分金属相图二组分金属相图的背景和重要性二组分金属相图是研究金属合金系统中不同成分的相变行为和相组成的重要工具。

金属相图的研究对于金属材料的设计、合金的制备以及材料性能的调控具有重要意义。

通过分析金属相图，可以了解金属合金中的相变温度、相组成以及相稳定性等关键信息，为合金的开发和应用提供重要参考。

金属相图是通过对不同成分的金属合金进行实验研究得到的，通常以成分百分比为横坐标，温度为纵坐标。

在相图中，不同相的出现和消失可以通过相线来表示，相线上的点表示相变发生的温度和相组成。

金属相图可以提供一系列重要信息，如相区的稳定性、相变温度和相平衡的位置等，从而指导金属合金的制备和性能优化。

在工程领域，二组分金属相图的应用十分广泛。

例如，在材料设计中，通过控制金属合金的相变行为和相组成，可以调节合金的硬度、强度、韧性等力学性能，提高材料的耐热性、耐腐蚀性等化学性能。

此外，金属相图的研究还有助于了解金属合金的相变机制和相稳定性，从而为金属材料的加工和使用提供科学依据。

总之，二组分金属相图对于金属材料的研究和应用具有重要意义。

通过对金属相图的深入研究，我们可以了解金属合金的相行为和相平衡规律，为合金的制备和性能调控提供指导和参考。

二组分金属相图是研究两种金属元素在不同温度和成分下形成相组成关系的图表。

它记录了两种金属在不同比例和温度下所形成的相的类型、组成和相对稳定性。

相区域：相图中的相区域表示了两种金属元素以及它们的相互溶解度。

相区域通常用不同的颜色或符号来表示。

相线：相图中的相线表示了不同相之间的平衡关系，即在相线上表示的两个相处于平衡状态。

相线可以是固相线、液相线或气相线，取决于相图涉及到的温度范围。

相点：相图中的相点表示了相变点，即两种金属在特定温度和成分下发生相变的点。

相点可以是共晶点、共熔点、共析点等。

二组分金属相图的基本特征可以帮助我们了解金属间的相互作用和相变规律，对于金属合金的设计和工艺优化具有重要意义。

金属相图实验报告实验目的，通过实验，了解金属相图的基本概念和实验方法，掌握金属相图的应用技能。

实验原理，金属相图是描述金属在不同温度和成分下的相变规律的图表，它可以直观地反映金属的组织结构和性能变化规律。

金属相图的绘制是通过实验测定金属合金在不同成分和温度下的相平衡关系，然后绘制成图。

金属相图的实验方法包括差热分析法、光学显微镜分析法、X射线衍射分析法等。

实验材料和设备，实验所用金属为铁-碳合金，实验设备包括差热分析仪、光学显微镜、X射线衍射仪等。

实验步骤：1. 制备铁-碳合金试样。

2. 使用差热分析仪对试样进行差热分析，得到合金的热力学性质。

3. 使用光学显微镜对试样进行金相分析，观察合金的显微组织。

4. 使用X射线衍射仪对试样进行晶体结构分析，得到合金的晶体结构信息。

5. 根据实验数据绘制铁-碳合金的金属相图。

实验结果与分析，通过实验，我们得到了铁-碳合金的金属相图，图中清晰地反映了合金在不同成分和温度下的相变规律。

同时，通过差热分析、金相分析和晶体结构分析，我们对合金的热力学性质、显微组织和晶体结构有了更深入的了解。

实验结论，金属相图是研究金属相变规律和指导金属材料加工的重要工具，通过本次实验，我们对金属相图的实验方法和应用技能有了进一步的掌握，对金属材料的研究和应用具有重要的意义。

实验总结，金属相图实验是金属材料科学与工程中的基础实验之一，通过实验，我们不仅可以了解金属的相变规律，还可以掌握金属相图的实验方法和应用技能，为金属材料的研究和应用提供了重要的支撑。

希望通过本次实验，能够对金属相图有一个更加深入的了解，为今后的学习和科研工作打下坚实的基础。

参考文献：[1] 王明, 李华. 金属相图实验技术与应用[M]. 北京: 科学出版社, 2010.[2] 张强, 刘娟. 金属相图实验指导与实验[M]. 北京: 化学工业出版社, 2015.。

一、实验目的1. 用热分析法(步冷曲线法)测绘Bi—Sn二组分金属相图。

2．了解固液相图的特点, 进一步学习和巩固相律等有关知识。

3. 掌握热电偶测量温度的基本原理。

二、实验原理热分析法(步冷曲线法)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。

从不冷曲线有无转折点就知道有无相变。

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22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1 为例。

当曲线1的温度不断冷却, 至544K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聚以前, 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o点后, 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随之不断变化, 直到达到低共熔点温度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相变的温度, 连接并作出其延长线相交于o点（o点为铋铬的最低共熔点）, 即可作出相图。

三、仪器及试剂仪器: SWKY数字控温仪1台, KWL-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。

试剂：纯铋, 纯锡, 松香, 液体石蜡。

四、实验注意事项1、加热时, 将传感器至于炉膛内；冷却时, 将传感器放入玻璃试管中, 以防止温度过冲。

金属相图实验报告实验目的，通过实验，了解金属相图的基本原理和实验方法，掌握金属相图的绘制和解析技术。

实验仪器及材料，金属样品、金相显微镜、金相磨削机、金相腐蚀液、金相显微镜照相系统等。

实验原理，金属相图是描述金属在不同温度和成分条件下相变关系的图表。

金属相图的绘制是通过实验测定金属在不同温度和成分条件下的相组成，并绘制成图表。

金属相图的解析是通过对金属相图的分析，了解金属的相变规律和相变温度，以及不同成分对金属相结构的影响。

实验步骤：1. 样品的制备，将金属样品切割、磨削、腐蚀，制备成适合金相显微镜观察的试样。

2. 金相显微镜观察，使用金相显微镜对试样进行观察，观察金属的组织结构和相组成。

3. 绘制金属相图，根据实验数据，绘制金属相图，标注出不同组织结构和相组成的区域。

4. 金属相图的解析，分析金属相图，了解金属的相变规律和相变温度，以及不同成分对金属相结构的影响。

实验结果与分析，通过实验，我们得到了金属样品在不同温度和成分条件下的相组成和组织结构，绘制出了金属相图。

通过对金属相图的分析，我们了解到不同成分对金属相结构的影响，以及金属的相变规律和相变温度。

这些结果对于我们深入了解金属材料的性能和应用具有重要意义。

实验结论，金属相图是描述金属在不同温度和成分条件下相变关系的图表，通过实验测定金属在不同温度和成分条件下的相组成，并绘制成图表。

金属相图的解析能够帮助我们了解金属的相变规律和相变温度，以及不同成分对金属相结构的影响。

这对于金属材料的研究和应用具有重要意义。

实验总结，通过本次实验，我们对金属相图的基本原理和实验方法有了更深入的了解，掌握了金属相图的绘制和解析技术。

这将对我们今后的学习和科研工作有着重要的指导意义。

参考文献：[1] 《金属学基础》，XXX，XXX出版社，200X年。

[2] 《金属相图原理与应用》，XXX，XXX出版社，200X年。

以上为金属相图实验报告内容，谢谢阅读。