步冷试验温度曲线剖析

实验六步冷曲线法绘制二元合金相图一、目的要求1. 用热分析法测熔融体步冷曲线，再绘制绘Bi-Sn二元合金相图。

2. 了解热分析法的实验技术及热电偶测量温度的方法。

二、实验原理1.相图相图是多相（二相或二相以上）体系处于相平衡状态时体系的某些物理性质（如温度或压力）对体系的某一变量（如组成）作图所得的图形，因图中能反映出相图平衡情况（相的数目及性质等），故称为相图。

由于相图能反映出多相平衡体系在不同自变量条件下的相平衡情况，因此，研究多相体系相平衡情况的演变（例如钢铁及其它合金的冶炼过程，石油工业分离产品的过程），都要用到相图。

由于压力对仅由液相和固相构成的凝聚体系的相平衡影响很小，所以二元凝聚体系的相图通常不考虑压力的影响，而常以组成为自变量，其物理性质则取温度。

2.热分析法测绘步冷曲线热分析法是绘制相图常用的基本方法。

其原理是将体系加热融熔成一均匀液相，然后让体系缓慢冷却，用体系的温度随时间的变化情况来判断体系是否发生了相变化。

记录体系的温度随时间的变化关系，再以时间为横坐标，温度为纵坐标，绘制成温度--时间曲线，称为步冷曲线（如图6－1）。

从步冷曲线中一般可以判断在某一温度时，体系有无相变发生。

当系统缓慢而均匀地冷却时，若系统内无相的变化，则温度将随时间而均匀地改变，即在T-t曲线上呈一条直线，若系统内有相变化，则因放出相变热，使系统温度变化不均匀，在T-t图上有转折或水平线段，由此判断系统是否有相变化。

对于二组分固态不互溶凝聚系统（A-B系统），其典型冷却曲线形状大致有三种形态，见图6－1所示。

图6－1(a) 图6－1(b) 图6－1(c)图6－1(a)体系是单组分体系。

在冷却过程中，在a～a1段是单相区，只有液相，没有相变发生，温度下降速度较均匀，曲线平滑。

冷却到a1时，达到物质的凝固点，有固相开始析出，两相共存，自由度为零，温度保持不变，冷却曲线出现平台（温度不随时间而改变）。

当到达a1′点液相完全消失，系统成为单一固相，自由度为1，此后随着冷却，温度不断下降。

步冷曲线
步冷曲线是热分析法绘制凝聚体系相图的重要依据。

步冷曲线上的平台和转折点表征某一温度下发生相变的信息,二元凝聚体系相图可根据步冷曲线来绘制.常规的手工绘图方法不仅繁琐而且不可避免地会引入人为误差,随着计算机技术在数据处理方面的应用,可利用计算机编辑。

步冷曲线是晶体的熔点组成的曲线,可以得到晶体在不同温度时的组成和熔点的变化情况。

步冷曲线将不同变形条件下的金属材料以不同的冷却速度冷却时相变开始和完成的时间和温度关系记录下来的温度一时间曲线。

显示了材料无变形时的相变点与存在变形时的相变点，进行比较后表明两种情形的Al与A:均有明显差异。

动态相变点可以在热模拟机上利用相变时体积有变化的原理测出曲线无应变在材料热加工时伴随有温度的变化，而变形对相变的产生是有影响的，因此，在这种动态过程中所记录下的温度一时间的关系曲线，随变形过程的连续进行而有所变化，故称为步冷曲线。

步冷曲线的概念和意义嘿，你有没有想过，当一种物质慢慢冷却的时候，它的温度可不是随随便便就降下来的，这里面可有着非常有趣的规律呢！这就引出了咱们今天要好好唠唠的步冷曲线。

步冷曲线啊，简单来说，就是在热分析实验里，把一种正在冷却的物质的温度当作纵坐标，把时间当作横坐标，画出来的一条曲线。

你可以想象一下，就好像你在看一场特殊的比赛，这个比赛的选手就是物质的温度，时间呢，就是这个比赛的赛程。

我给你讲个例子吧。

就说我有个朋友小明，他特别喜欢吃巧克力。

有一次，他把一块巧克力放在桌子上，然后就去忙别的事儿了。

那时候是夏天，屋里有点热，巧克力慢慢就开始变软了。

等他想起来的时候，巧克力已经有点融化了。

他就想啊，要是把这融化的巧克力再冷却下来，会发生什么呢？这其实就有点像我们研究步冷曲线的过程。

当巧克力开始冷却的时候，它的温度下降的速度并不是一成不变的。

对于纯净物和混合物来说，它们的步冷曲线那可有着天壤之别。

纯净物在凝固的时候，就像是训练有素的士兵在排队，非常有秩序。

在步冷曲线上就表现为，温度会在一段时间内保持不变。

为啥呢？这是因为纯净物有固定的熔点啊，在凝固的时候，它要把热量都释放出去才能变成固体，这个时候温度就不会下降啦。

就好比一群人要一起过一个很窄的门，大家得一个一个来，这个过程是需要时间的，在这个过程中整体的状态就不会轻易改变。

可是混合物就不一样喽。

混合物就像是一群性格各异、来自不同地方的人凑在一起。

它们在冷却的时候，没有像纯净物那样统一的“行动准则”。

在步冷曲线上，温度下降就不会有那种明显的“平台期”。

这就好像大家各走各的路，没有一个统一的节奏。

那这步冷曲线到底有啥意义呢？哎呀，这意义可太大了！它就像是一把神秘的钥匙，可以帮我们打开物质结构的大门。

在冶金行业里，工人师傅们要炼出高质量的金属，这步冷曲线就能派上大用场。

比如说，要炼制一种特殊的合金，通过分析合金在冷却过程中的步冷曲线，师傅们就能知道这种合金的成分是不是合适，有没有达到理想的配比。

相变材料步冷过程模拟分析胡火岩;金星;张小松【摘要】大部分的相变材料都具有一定的过冷度，这限制了相变材料的广泛应用。

充分了解相变材料在凝固过程中的温度变化情况对于相变材料性能分析具有重要意义。

基于集中参数法和等效比热容法建立了相变材料步冷过程温度变化模型，并通过实验验证了该模型。

同时运用模型研究了相变材料过冷度与有效潜热值对其凝固过程中温度变化的影响并得出结论：相变材料开始凝固的时间与相变持续时间均与其过冷度呈指数关系；相变材料开始凝固的时间随着过冷度的增大而增长，相变持续时间随着过冷度的增大而缩短；相变材料开始凝固的时间与其有效潜热大小没有关系，而相变持续时间与其有效潜热值呈明显的线性正比关系。

%Most phase change materials have the problem of supercooling,which affects the wide use of phase change materials.Therefore,it is very important to figure out the temperature variations during the solidifying process of phase change material.The numerical model of step cooling process of phase change material was built based on the lumped parameter method and the effective heat capacity method,and the model was verified by the experimental results.Meanwhile,the influences of the supercooling degree and the amount of latent heat of the phase change material on its temperature during the solidifying process were studied.It was found that the starting solidifying time of the phase change material and the total time of solidifying process both had the exponential relationship with the supercooling degree.The starting solidifying time was delayed with the increase of the supercooling degree,and the total time of solidifyingprocess was decreased with the increase of the supercooling degree.The amount of latent heat had no influence on the starting solidifying time,but there was a linear relationship between the amount of latent heat and the total time of solidifying process.【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2016(067)0z2【总页数】7页(P394-400)【关键词】相变材料;过冷;传热;数学模拟;实验验证【作者】胡火岩;金星;张小松【作者单位】东南大学能源与环境学院，江苏南京 210096;东南大学建筑学院，江苏南京 210096;东南大学能源与环境学院，江苏南京 210096【正文语种】中文【中图分类】TK11随着能源消耗的日益加剧,如何合理高效地利用能源已成为备受人们关注的焦点。

步冷曲线的特点
步冷曲线的特点:
步冷曲线是指某些物质在加热过程中温度先升高然后突然下降，形成一个或多个陡降的曲线。

以下是步冷曲线的特点：
1. 温度突然下降：步冷曲线最显著的特点是在加热过程中，温度会突然下降。

这种突然的降温现象可能由于物质发生相变、化学反应或其他热效应引起。

2. 曲线陡峭：步冷曲线通常表现为一个或多个陡峭的下降段。

这些陡峭的下降段代表着物质在短时间内释放出的热量很大。

曲线的陡峭程度取决于物质的特性以及所施加的热量。

3. 反应的快速性：步冷曲线意味着反应的发生速率非常快。

物质在加热过程中迅速释放能量，导致温度急剧下降。

这种反应的快速性使得步冷曲线常用于研究快速反应的动力学性质。

4. 可逆性：步冷曲线通常表现为下降段之后的温度会回升到原来的值或接近原来的值。

这表明步冷反应是可逆的，即物质在适当的条件下可以恢复到初始状态。

5. 应用广泛：步冷曲线的特点使得它在许多领域得到了广泛的应用。

例如，在材料研究中，可以通过步冷曲线来研究相变、晶体生长等过程。

在化学反应动力学研究中，也可以利用步冷曲线来确定反应速率、活化能等参数。

综上所述，步冷曲线具有温度突然下降、曲线陡峭、反应快速、可逆性和广泛应用等特点。

它在理解快速反应过程和研究材料性质中具有重要的意义。

步冷曲线口诀
步冷曲线是热分析实验中的一种重要技术，用于研究物质的热性质和相变行为。

为了更好地理解和应用步冷曲线，我们总结了一些口诀，帮助大家记忆。

口诀一：步冷曲线，简单明了；横轴时间，纵轴温度；线条变化，展现相变；细心观察，思路清晰。

解释：步冷曲线的基本结构非常直观，横轴代表时间，纵轴代表温度。

随着时间的推移，温度发生变化，线条也随之改变。

这些线条的起伏展现了物质在冷却过程中的相变过程。

观察这些线条的变化，可以帮助我们理解物质的热性质和相变行为。

口诀二：冷却速度，决定曲线；慢快不同，曲线形态；快冷曲线，台阶明显；慢冷曲线，台阶模糊。

解释：冷却速度的快慢对步冷曲线的形态有显著影响。

快速冷却时，物质来不及发生相变，因此曲线上的台阶非常明显。

相反，慢速冷却时，物质有足够的时间进行相变，因此台阶会变得模糊。

通过比较不同冷却速度下的步冷曲线，我们可以深入了解物质的相变行为。

口诀三：步冷曲线，信息丰富；起始点移，结晶度变；线条弯曲，热效应显；台阶高度，相变温度。

解释：步冷曲线包含了丰富的信息。

从曲线的起始点可以判断物质的结晶度是否发生变化。

线条的弯曲程度则揭示了热效应的存在。

而台阶的高度则代表了相变的温度。

通过分析这些信息，我们可以深入了解物质的热性质和相变行为。

以上就是关于步冷曲线的口诀，希望能够帮助大家更好地理解和应用这一技术。