第五章 二元相图
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实验五二元液系相图一、实验目的1、用沸点仪测定在常压下环己烷-异丙醇的气液平衡相图。
2、了解沸点的测定方法。
3、掌握阿贝折射仪的测量原理及使用方法。
二、实验原理1、液体的沸点是指液体的饱和蒸汽压和外压相等时的温度。
在一定外压下,纯液体的沸点有确定的值。
但对于完全互溶的双液系,沸点不仅与外压有关,而且还与双液系的组成有关。
2、用阿贝折射仪测定气液组成的折光率,来获得气液组成。
三、实验装置四、仪器及试剂仪器:EF-03沸点测量仪、阿贝折射仪、沸点仪、取样管试剂:异丙醇、环己烷五、实验步骤1、配制含异丙醇约5%、10%、25%、35%、50%、75%、85%、90%、95%质量分数的环已烷溶液。
2、安装好干燥的沸点仪。
3、加入异丙醇30ml左右,盖好瓶塞,使电热丝浸入液体中,温度传感器与液面接触。
4、开冷凝水,将稳流电源调至(1.8-2.0A),接通电热丝,加热至沸腾,待数字温度计上读数恒定后,读下该温度值。
5、关闭电源,停止加热,将干燥的取样管自冷凝管上端插入冷凝液收集小槽中,取气相冷凝液样,迅速用阿贝折射仪测其折光率。
6、用干燥的小滴管取液相液样,迅速用阿贝折射仪测其折光率。
7、每份样品需读数三次,取其平均值。
实验完毕,将蒸馏器中溶液倒回原瓶。
8、同法用含有异丙醇约为5%、10%、25%、35%、50%、75%、85%、90%、95%的环已烷溶液进行实验,各次实验后的溶液均倒回原瓶中。
实验过程应注意室内气压的读数。
9、根据环己烷-异丙醇标准溶液的折射率,将上述数据转换成环己烷的摩尔分数,绘制相图。
10、实验完毕后,关闭冷凝水,关闭电源,整理实验台。
六、阿贝折光仪的使用1、用擦镜纸将镜面擦干,取样管垂直向下将样品滴加在镜面上,注意不要有气泡,然后将上棱镜合上,关上旋钮。
2、打开遮光板,合上反射镜。
3、轻轻旋转目镜,使视野最清晰。
4、旋转刻度调节手轮(下手轮),使目镜中出现明暗面(中间有色散面),图a。
第五章二元合金相图第一节相图的基本知识一. 相律相图:研究合金在平衡的条件下,(无限缓慢冷却)合金的状态与温度、成分间的关系的图解称为相图或平衡图。
组元:组成合金的基本物质。
包括:单个元素或金属化合物如: Fe-C合金组元Fe、Fe3CCu-Ni合金组元Cu、Ni合金系:指研究的对象。
如:Fe-C系,Pb-Sn系等。
状态:指合金在一定条件下有那几项组成,称为合金在该条件下的状态。
如:水在零度时的状态是水和冰两项共存,在零度以上为水,在零度以下为固相冰。
组织:合金中的相以不同的大小、形状、分布组成为组织。
如:珠光体是由F和Fe3C组成的组织。
(二)相律(恒压状态下)系统平衡:如果某组元在各相中的化学位相同,那么就没有物质的迁移现象,系统处于平衡状态。
相律:处于平衡状态的合金,保持相数不变的条件下,独立可变的,且影响和金状态的内、外部因素的数目。
数学表达式:f=C-P+1(恒压)f 为系统的自由度数(系统中独立可变因素);C系统的组元;P相数实例:1.纯金属—正在结晶时相数不变(P=2)f=02.二元合金--正在结晶时两相平衡,(P=2)若温度独立可变(T1 T2)则两相的成分随之变化(T1:L I αH)⑩(T2:L M αN)反之相成分独立可变,温度随之而变f=1正在结晶时三相平衡(P=3)T=T C相成分温度、均不可变f=0图5-2错误二元相图图5-1二元相图应用:(1)确定平衡系中的最大平衡相数(2)判断相图正确与否(3)分析合金的平衡结晶二、二元合金相图的表示方法横坐标表示成分A%+B%=100%纵坐标表示温度C点(表象点)成分:30%Sb,70%Bi温度:450三、二元相图的建立(Cu-Ni系以匀晶相图为例)图5-3 二元相图的表示方法(一)用热分析方法建立相图。
1)配制不同成分的合金( T mA > T Mb)(1)100%Cu,0%Ni (2)70%Cu,30%Ni (3)50%Cu,50%Ni(4)30%Cu,70%Ni (5)0%Cu,100%Ni2)熔化后作各合金的冷却曲线(T-t)3)将各T-t曲线上、下各临界点投影到温度-成分坐标系中4)连接同类型的临界点即得到Cu-Ni二元相图。