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二组份合金体系相图的绘制
一实验目的要求
1.用热分析法测量铅、锡二元金属相图，了解固-液相图的基本特点。
2.学会热电偶测温技术。
3.掌握可控升降温电炉和数字式控温仪的使用方法。
二实验原理
1.二组分固-液相图
以体系所含物质的组成为自变量，温度为应变量所得到的T-X图是常见的
一种相图。
二组分体系的自由度与相的数目有以下关系：
自由度=组分数-相数+2
图Ⅱ-7-1（a）以邻-、对-硝基氯苯为例表示有低共溶点相图的构成情况：
高温区为均匀的液相，下面是三个两相共存区，至于两个互不相溶的固相A、B
和液相L三相平衡共存现象则是固-液相图所特有的。在三相共存的水平线上，
自由度等于零。处于这个平衡状态下的温度T、物质组成A、B和X都不可改
EE
变。T和X构成的这一点称为低共熔点。
EE
2.热分析法和步冷曲线
热分析法是相图绘制工作中常用的一种实验方法。按一定比例配成均匀的
液相体系，让它缓慢冷却，以体系温度对时间作图，则为步冷曲线。
图Ⅱ-7-1（b）为与图(a)标示的三个组成相应的步冷曲线。曲线（Ⅰ）表
示，将纯B液体冷却至T时，体系温度将保持恒定直到样品完全凝固。曲线上
B
出现一个水平段后再继续下降。在一定压力下，单组分的两相平衡体系自由度
为零，T是定值。曲线（Ⅲ）具有低共溶物的成分。该液体冷却时，情况与纯
B
B体系相似。曲线（Ⅱ）代表了上述两组成之间的情况。设把一个组成为X的
1
液相冷却至T，即有B的固相析出。与前两种情况不同，这时体系还有一个自
1
由度，温度将可继续下降。不过由于B的凝固所释放的热效应将使该曲线的斜
率明显变小，在T处出现一个转折。
1
三实验仪器与试剂
KWL-09多头可控升降温电炉。
SWKY-1型数字控温仪，配控温热电偶和测温热电偶。
微型计算机，金属相图测绘软件。
1～6号样品，分别为含铅0、20、40、60、80、100％的铅锡合金
实验者自备U盘一个。
四实验步骤
1.检查1～6号样品管是否依次放在试管架上，控温探头Ⅰ是否放入加热腔内，
测温探头Ⅱ应放在1号样品管内。
2.依次打开微型计算机和SWKY―1型数字控温仪的电源开关，调节SWKY―1
型数字控温仪至380℃；按“工作／置数”键使工作指示灯亮，电炉开始通电
升温。
3.从微型计算机桌面双击“金属相图1.5”软件，进入软件主界面，点击“设
置坐标”，弹出对话框，设置温度范围0～400℃，时间20min。
4.从试管架上取出1号样品管放入电炉加热腔内，待“温度显示Ⅱ”示数(即
样品的温度)升至380℃时（整个实验期间要绝对避免温度超过400℃，以免损
坏仪器），小心将l号样品管连同测温热电偶移至冷却腔内，把2号样品管放
入加热腔内加热。待“温度显示Ⅱ”示数开始下降时，点击“开始绘图”，金
属相图软件会记录1号样品的步冷曲线图，当温度降至140℃，点击“停止绘
图”。点击“保存”，文件名为“实验者姓名―00”，然后将1号样品管放回试
管架原位置，将测温探头Ⅱ插入2号样品管内，待温度超过350℃时，小心将
2号样品管连同测温热电偶移至冷却腔内，按照1号样品相同步骤冷却绘图，
并保存文件名为“实验者姓名―20”。
5.用同样的方法测余下4个样品的步冷曲线图。(在绘制6号样品图像的同时，
把1号样品放在炉腔加热。)完毕后关闭SWKY―1型数字控温仪。
五数据记录及整理
1.数据记录:
(1)记下“实验者姓名-00”跟“实验者姓名-100”的平台温度，以及“实
验者姓名-20”、“实验者姓名-40”、“实验者姓名-60”、“实验者姓名-80”
的平台温度和拐点温度。
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