1、1、兩個實驗要一起預習，沒有交預習報告，不能做實驗，另安排時間補做。2、每輪實驗將安排一小試，內容為實驗原理、實驗步驟，其成績作為預習分數的一個主要部分。小試可能安排在每次循環的第一周或第二周，由各位老師和TA自行決定。3、三次小試不及格，總成績降一級；四次小試不及格，總成績降二級。4、單個實驗不及格，需重做該實驗，重做實驗的時間安排在下個學期（等重做實驗后，若合格，才給這門課的成績）；若實驗總成績不及格，需重修這門課。5、若遲到，本次實驗成績扣10分，遲到超過10分鐘就不能做實驗，另安排時間補做。物理化學實驗的注意事項（補充）物理化學實驗的注意事項（補充）實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖一

2、、實驗目的 掌握金屬相圖的繪制原理和相圖分析 掌握HCR-1型微機差熱儀以及熱分析系統的使用，了解其原理和應用 鞏固、復習與相圖和相律有關的知識什么是相圖 相圖是多相（二相或二相以上）體系處于相平衡狀態時體系的某些物理性質（如溫度或壓力）對體系的某一變量（如組成）作圖所得的圖形，因圖中能反映出相圖平衡情況（相的數目及性質等），故稱為相圖 由于壓力對僅由液相和固相構成的凝聚體系的相平衡影響很小，所以二元凝聚體系的相圖通常不考慮壓力的影響，而常以組成為自變量，其物理性質則取溫度實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖二、實驗原理熱分析法是繪制相圖常用的基本方法降溫法：步冷曲線法其原理是將體系加熱融熔成一

3、均勻液相，然后讓體系緩慢冷卻，用體系的溫度（由熱電偶測定）隨時間的變化情況來判斷體系是否發生了相變化優點：可較好地控制熱平衡（可以在相平衡條件下測量相變點）缺點：樣品量多(100 g)，實驗時間長，樣品的揮發、氧化導致組成變化步冷曲線法繪制部分互溶凝聚體系步冷曲線法繪制部分互溶凝聚體系(BiSn合金合金 )相圖相圖實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖升溫法：差熱分析法（本實驗所采用的方法）通過差熱分析儀上的溫差熱電偶測定樣品（Pb-Sn）在升溫過程中由伴隨相變所產生的熱效應引起的與參考物（-Al2O3）間的溫度差來確定樣品的相變溫度優點：樣品量少(100mg)，可控制升溫終點，省時缺點：動態過程

4、，不在熱平衡下條件完成(對實驗有何影響?）實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖1#2#3#4#5#熱電偶測溫基本原理 兩種不同成份的導體組成閉合回路,當兩端接合點的溫度不同（存在溫度梯度）時,回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在Seebeck電動勢熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應（熱電效應）。利用熱電效應制成的感溫元件就是熱電偶，利用熱電偶作為感溫元件組成的溫度計就是熱電偶溫度計。實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖工作端熱端 自由端冷端(0 C)VnetVnet = Vhot Vcold = F(T)VhotVcold熱電偶溫度計有兩種工作方式1、測溫熱電偶（CaCO3熱分解實驗）：溫度較高

5、的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個恒定的溫度下（如0 C，室溫） 實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖 樣品 參比 VnetVSVRVnet = VS VR = F( T)2、溫差熱電偶（差熱法繪制Pb-Sn相圖）：冷端溫度不固定，在本實驗中兩端都置于升溫爐中實驗三、六差熱分析法繪制金屬相圖實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖三、操作步驟1 開啟微機差熱儀系統電源，打開熱分析系統軟件開啟微機差熱儀系統電源，打開熱分析系統軟件2 接通冷卻水，將裝有接通冷卻水，將裝有3#樣品和參比物氧化鋁坩堝放入相應的熱偶板樣品和參比物氧化鋁坩堝放入相應的熱偶板上。將升溫速度設置為上。將升溫速

6、度設置為10 C/min，并將爐溫升至，并將爐溫升至170 C后的升溫速后的升溫速度置于度置于5 C/min（注意：由于差熱儀設有終態溫度保護，因此設定（注意：由于差熱儀設有終態溫度保護，因此設定的終值溫度應高于第二熔化溫度的終值溫度應高于第二熔化溫度30 C以上）以上）3 記錄數據，待熔化峰（除記錄數據，待熔化峰（除3#樣品外，樣品外，其余樣品均有二個熔化溫度其余樣品均有二個熔化溫度）出現后，可停止加熱出現后，可停止加熱4 依次測定依次測定4#，5#，2#，1#樣品的熔化峰，找出并記錄熔點溫度樣品的熔化峰，找出并記錄熔點溫度參考終溫值參考終溫值: 3# 230 C; 4# 260 C; 5#

7、 290 C; 2# 320 C; 1# 350 C5 實驗結束，復原儀器實驗結束，復原儀器實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖四 、注意事項1. 第一樣品開始加熱時，升溫速度為第一樣品開始加熱時，升溫速度為10 C /min，當溫度高于，當溫度高于170 C時，升溫速度為時，升溫速度為5 C /min2. 第二樣品起始溫度第二樣品起始溫度低于低于100 C3. 小心放置被測物坩堝小心放置被測物坩堝（右邊托盤）（右邊托盤）與參比物坩堝與參比物坩堝（左邊托盤，放左邊托盤，放好后不要再取下），被測物與參比坩鍋不要相碰，不要隨意調整好后不要再取下），被測物與參比坩鍋不要相碰，不要隨意調整托盤的位置！托

8、盤的位置！4. 通電加熱電爐前打開冷卻水源通電加熱電爐前打開冷卻水源5. 樣品須研磨成與參比物粒度相符，且裝填在坩堝中的緊密程度應樣品須研磨成與參比物粒度相符，且裝填在坩堝中的緊密程度應盡可能相同。參比物、樣品量適中，放置位置正確盡可能相同。參比物、樣品量適中，放置位置正確6. 升降爐子升降爐子注意維護設備安全，升起時往左手邊轉動，輕抬輕放注意維護設備安全，升起時往左手邊轉動，輕抬輕放7. 實驗次序：實驗次序： 3#; 4#; 5#; 2#; 1#，勿顛到，以免降溫時間過長，勿顛到，以免降溫時間過長實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖五 、數據處理根據熱分析系統軟件記錄的熔化峰曲線，確定各組分根

9、據熱分析系統軟件記錄的熔化峰曲線，確定各組分Pb-Sn合金體系的熔點溫度。最低共熔點溫度以起峰點溫度為準，合金體系的熔點溫度。最低共熔點溫度以起峰點溫度為準，而另一個相平衡點以峰尖溫度為準。從曲線上讀取溫度值而另一個相平衡點以峰尖溫度為準。從曲線上讀取溫度值記入表中。利用表中的數據，記入表中。利用表中的數據，結合實驗三之補充數據結合實驗三之補充數據，以，以熔點為縱坐標，組分為橫坐標，熔點為縱坐標，組分為橫坐標，繪制該合金體系的相圖繪制該合金體系的相圖（坐標紙手繪）（坐標紙手繪）由由Pb-Sn部分互溶合金體系相圖可知，該體系的最低共熔點部分互溶合金體系相圖可知，該體系的最低共熔點為為182184

10、 C 實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖六、思考題1.1.測溫熱電偶與溫差熱電偶有何不同？測溫熱電偶與溫差熱電偶有何不同？ 2.現有一熔點低于現有一熔點低于100 C的合金，若要準確測量其熔的合金，若要準確測量其熔點，請根據你的實驗體會設計實驗條件。點，請根據你的實驗體會設計實驗條件。3.本實驗方法與冷卻曲線法比較，各自有哪些優缺點？本實驗方法與冷卻曲線法比較，各自有哪些優缺點？4. 如何用差熱儀進行定性的熱效應測定？如何用差熱儀進行定性的熱效應測定？實驗三、六 差熱分析法繪制金屬相圖相圖的繪制方法實驗三、六差熱分析法繪制金屬相圖二、實驗原理物質在加熱或冷卻過程中，當達到某一溫度時發生相變或化

11、學物質在加熱或冷卻過程中，當達到某一溫度時發生相變或化學變化，將伴隨著吸熱或放熱現象。當一種對熱敏感的物質和一變化，將伴隨著吸熱或放熱現象。當一種對熱敏感的物質和一種對熱高度穩定的參考物質（其在實驗溫度變化的整個過程中種對熱高度穩定的參考物質（其在實驗溫度變化的整個過程中不發生熱效應，如不發生熱效應，如 -Al2O3）同時在程序控溫條件下進行加熱）同時在程序控溫條件下進行加熱或冷卻時，一旦體系發生物理化學變化，則將產生熱效應（高或冷卻時，一旦體系發生物理化學變化，則將產生熱效應（高級相變除外），因此在被測物質和參考物之間將產生溫度差。級相變除外），因此在被測物質和參考物之間將產生溫度差。差熱分

12、析法就是測定這種溫度差與溫度關系的一種技術。差熱分析法就是測定這種溫度差與溫度關系的一種技術。二組分固態不互溶凝聚系統（二組分固態不互溶凝聚系統（A-B系統）系統） 的典型冷卻曲線的典型冷卻曲線 根據步冷曲線繪制相圖根據步冷曲線繪制相圖部分互溶凝聚體系部分互溶凝聚體系(BiSn合金合金 )相圖的繪制方法：步冷曲線法，差熱法缺點：樣品量多，實驗時間長用校正后的熱電偶測定樣品的步冷曲線（優點：可較好地控制熱平衡）實驗三、六差熱分析法繪制金屬相圖 實驗時，將被測物質和參考物同置于導熱良好的保持器實驗時，將被測物質和參考物同置于導熱良好的保持器中，放在一個可以程序升溫的電爐中，分別用熱電偶和溫差中，放

13、在一個可以程序升溫的電爐中，分別用熱電偶和溫差電偶記錄保持器溫度以及被測物質與參考物間的溫差，隨著電偶記錄保持器溫度以及被測物質與參考物間的溫差，隨著測定時間的變化可得一張溫差隨溫度變化的變化圖，即差熱測定時間的變化可得一張溫差隨溫度變化的變化圖，即差熱圖。當被測物質沒有發生變化時，溫差為圖。當被測物質沒有發生變化時，溫差為0，在差熱圖上顯，在差熱圖上顯示水平線段（此線稱為基線）；當體系有吸放熱現象產生時，示水平線段（此線稱為基線）；當體系有吸放熱現象產生時，此熱效應就會使被測物質的溫度與參考物不一致，這時差熱此熱效應就會使被測物質的溫度與參考物不一致，這時差熱圖的曲線上就會出現峰或谷（通常規

14、定放熱峰為正，吸熱峰圖的曲線上就會出現峰或谷（通常規定放熱峰為正，吸熱峰為負）。直到變化過程結束，經熱傳導被測物質與參考物之為負）。直到變化過程結束，經熱傳導被測物質與參考物之間溫度又趨一致，又復現水平線段。間溫度又趨一致，又復現水平線段。實驗三、八差熱分析法繪制金屬相圖 本實驗通過測定數個已知組成的本實驗通過測定數個已知組成的Pb-Sn合金試樣的熔點來繪合金試樣的熔點來繪制制Pb-Sn合金體系的相圖。具體差熱圖如下合金體系的相圖。具體差熱圖如下 實驗三、八差熱分析法繪制金屬相圖 熱電偶的測溫原理是利用溫差電勢與兩個接觸點的函熱電偶的測溫原理是利用溫差電勢與兩個接觸點的函數關系：數關系：E=f（T），如其中的一