锡铋相图
实验五二组分金属固液相图的绘制
实验五 二组分金属固液相图的绘制一、实验目的1. 掌握步冷曲线法测绘二组分金属的固液平衡相图的原理和方法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。
二、实验原理二组分金属相图是表示两种金属混合体系组成与凝固点关系的图。
由于此体系属凝聚体系，一般视为不受压力影响，通常表示为固液平衡时液相组成与温度的关系。
若两种金属在固相完全不溶，在液相可完全互溶，其相图具有比较简单的形式。
步冷曲线法是绘制相图的基本方法之一，是通过测定不同组成混合体系的冷却曲线来确定凝固点与溶液组成的关系。
通常是将金属混合物或其合金加热全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，根据温度与时间的关系来判断有无相变的发生。
图III-5-1是二元金属体系一种常见的步冷曲线。
tTTTB %图III-5-1 步冷曲线 图III-5-2两组分金属固液相图当金属混合物加热熔化后冷却时，由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（1~2段）。
若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（2~3段）。
当融熔液继续冷却到某一点时，如3点，由于此时液相的组成为低共熔物的组成。
在最低共熔混合物完全凝固以前体系温度保持不变，步冷曲线出现平台，（如图3~4段）。
当融熔液完全凝固形成两种固态金属后，体系温度又继续下降（4~5段）。
若图III-5-1中的步冷曲线为图III-5-2中总组成为P 的混合体系的冷却曲线，则转折点2 相当于相图中的G 点，为纯固相开始析出的状态。
水平段3~4相当于相图中H 点，即低共熔物凝固的过程。
因此，根据一系列不同组成混合体系的步冷却曲线就可以绘制出完整的二组分固液平衡相图。
三、实验仪器与试剂铂电阻 1支 纯锡（A. R.）金属相图实验炉（JXL —2） 1个 纯铋（A. R.） 微电脑控制器 1个 石墨粉 不锈钢套管 1个 液体石蜡硬质玻璃样品管7个托盘天平1台四、实验步骤1. 配制样品用最小刻度为0.1g的托盘天平分别配制含铋量为10%、25%、57%、70%、90%的铋~锡混合物和纯锡、纯铋各40g，装入7个样品管中。
实验二 锡-铋二组分合金相图
五、数据记录及处理
（1）参考值
（2）配样
（3）试管的最高温度
（4）样品随时间变化的冷却温度记录
（5）根据上表绘制步冷曲线如下
(6)在步冷曲线中找到各曲线的拐点及处理如下
（7）根据上表中液相线，固相线坐标绘制Sn-Bi二组分固液相图如下
表格使用说明：
（一）（4）黄色单元格是原始数据输入区根据自己组实际数据填写，若某组数据大于54个，则需变更函数。
步骤：t列可以按照t1列、t2列、t3列、t4列、t5列的顺序从每列的第一个数据向下填充，有多少就填多少个。
（二）（6）中的黄色单元格所填数据需要观察(5)中步冷曲线的拐点数据，步骤：将鼠标放置在各拐点处所显示的数据如下图所示，填写括号中232，其余各点一样操作
（三）如需打印该文档将黄色单元格改为无色,并且删除“表格使用说明”即红色字体。
[VIP专享]铋一铅一锡三元系相图
![[VIP专享]铋一铅一锡三元系相图](https://img.taocdn.com/s3/m/6297cc84a21614791611283a.png)
实验五三元合金的显微组织（Microstructure of Ternary Alloys）实验学时：1 实验类型：综合前修课程名称：《材料科学导论》适用专业：材料科学与工程一、实验目的1．熟悉铋一铅一锡三元系相图和典型合金的显微组织。
2．了解三元合金的显微组织与其三元相图的关系。
二、概述三元相图可以帮助我们分析三元合金的平衡凝固过程及凝固后的显微组织。
对于铸锭和铸件，如果凝固时的冷却速率较小（如砂模铸造），也可借助相图分析其凝固过程和凝固后的显微组织。
下图为铋一铅一锡三元相图的液相面投影图的示意。
图中Bi、Pb、Sn分别代表纯组元铋、铅、锡；（Bi）、（Pb）、（Sn）分别代表以铋、铅、锡为溶剂的固溶体；（β）代表以Bi--Pb二元系中的β相为溶剂的固溶体。
为帮助了解铋一铅一锡三元相图，下面给出该三元相图各边的二元相图简图。
图中（Bi）、（Pb）、（Sn）分别代表各二元系中以铋、铅、锡为溶剂的固溶体。
由上图可知，各二元系在液态时均为无限互溶，但在固态则为有限溶解，在铅一铋二元系中还出现了中间相β。
在锡一铋二元系中，有一个共晶转变L→（Sn）+（Bi），转变温度为138.5℃。
在铅一铋二元系中有一个包晶转变和一个共晶转变，包晶转变温度为184℃，反应式为L+（Pb）→β；共晶转变温度为125℃，反应式为L→β+（Bi）。
在铅一锡二元系中，有一个共晶转变L→（Pb）+（Sn），转变温度为188℃。
各二元系中的三相平衡都要进入三元系，成为三元系中的三相平衡。
根据相律，三元系中三相平衡的自由度数等于1，因而是在一个温度范围内进行的。
当降至某一定温度时，这些三相平衡将参与四相反应。
由液相面投影图可知，在铋一铅一锡三元系中存在两个四相平衡，一是在P点发生的四相包共晶反应，反应式为L+（Pb）→β+（Sn）；另一个是在E点发生的四相共晶反应，反应式为L→（Bi）+β+（Sn）。
根据相律，三元系中四相平衡的自由度数等于零，因而是一个恒温转变。
二元合金相图的绘制与应用
实验 二元合金相图的绘制与应用一、目的要求1、理解步冷曲线，学会用热分析方法测绘Sn-Bi 二元合金相图2、学会铂电阻的测温技术，尝试用金属相图测量装置测量温度的方法3、掌握微电脑控制器的使用方法4、理解产生过冷现象的原因及避免产生过冷现象的方法二、基本原理相图是用几何图形来表示多相平衡体系中有哪些相、各相的成分如何，不同相的相对量是多少，以及它们随浓度、温度、压力等变量变化的关系图。
对蒸气压较小的二组分凝聚体系，常以温度-组成图来描述。
热分析方法与步冷曲线热分析方法是绘制相图常用的基本方法之一。
将两种金属按一定比例配成并把它加热成均匀的液相体系，然后让它在一定的环境中自行冷却，并每隔一定的时间（例如0.5min 或1min ）记录一次温度，以温度T 为纵坐标，以时间t 为横坐标，做出温度-时间（T-t ）曲线，称为步冷曲线。
若体系均匀冷却时，冷却过程不发生相变化，则体系的温度随时间的变化是均匀的，则步冷曲线不出现转折或平台，而是一条直线，冷却速度快。
若冷却过程中发生了相变化，由于相变化过程中伴随有热效应，发生相变热，所以体系温度随时间的变化速度将发生改变，体系的冷却速度减缓，步冷曲线就出现转折或平台。
测定一系列组成不同的样品的步冷曲线，从曲线上找出各相对应体系发生相变的温度，就可以绘制出被测系统的相图。
这就是用热分析法绘制液固相图的概要.如图所示：Bi-Cd 合金冷却曲线曲线1、5是纯物质的步冷曲线。
当系统从高温冷却时，开始没有发生相变化，温度下降比较快，步冷曲线较陡；冷却到A 的熔点时，固体A 开始析出，系统出现两相平衡（固体A 和溶液平衡共存），根据相律，此时f= k-Ø+1=1-2+1=0，系统温度维持不变，步冷曲线出现bc 的水平线段；直到液相完全凝固后，温度又继续下T /℃t降。
曲线2、4是A与B组成的混合物的步冷曲线。
与纯物质的步冷曲线不同。
系统从高温冷却到温度b’时,开始有固体A不断析出，这时体系呈两相，溶液中含A的量随之减少，由于不断放出凝固热，所以温度下降速度变慢，曲线的斜率变小（b’c’段）。
二组分金属相图的绘制
二组分金属相图的绘制一．实验目的1．用热分析法(冷却曲线法)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。
二．实验原理表示多相平衡体系组成、温度、压力等变量之间关系的图形称为相图。
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，固相也能完全互溶成固熔体的系统，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，如本实验研究的Bi—Sn系统。
在低共熔温度下，Bi在固相Sn中最大溶解度为21％(质量百分数)。
图1冷却曲线图2由冷却曲线绘制相图热分析法(冷却曲线法)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。
通常的做法是先将一定已知组成的金属或合金全部熔化，然后让其在一定的环境中自行冷却，画出冷却温度随时间变化的冷却曲线(见图1)。
当金属混合物加热熔化后再冷却时，开始阶段由于无相变发生，体系的温度随时间变化较大，冷却较快（ab 段）。
若冷却过程中发生放热凝固，产生固相，将减小温度随时间的变化，使体系的冷却速度减慢（bc段）。
当融熔液继续冷却到某一点时，如c点，由于此时液相的组成为低共熔物的组成。
在最低共熔混合物完全凝固以前体系温度保持不变，冷却曲线出现平台，（如图cd段）。
当融熔液完全凝固形成两种固态金属后，体系温度又继续下降（de段）。
由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可以根据它的冷却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冷却曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图(T-某或T-wB图)。
不同组成熔液的冷却曲线对应的相图如图2所示。
图3可控升降温电炉前面板1.电源开关2.加热量调节旋钮3、4.电压表5.实验坩埚摆放区6.控温传感器插孔7.控温区电炉8.测试区电炉9.冷风量调节用热分析法绘制相图时，被测系统必须时时处于或接近相平衡状态，因此冷却速率要足够慢才能得到较好的结果。
BiSn二元金属相图的绘制（热电势法）实验报告
Sn—Bi二元金属相图的绘制（热电势法）一、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；二、实验原理研究多相体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的规律，并用图形来表示体系状态的变化，这种图形就称为相图或称为状态图。
用热分析法可绘制相图，测绘一系列不同组成的金属混合物的步冷线，然后把各步冷曲线上物态变化的温度绘在温度--组成图上，即把图中各步冷曲线的转折点和水平段所对应的温度用。
表示在温度--组成图中，即得到该体系的相图。
液相完全互溶的二组分体系，在凝固时有的能完全互溶成为固溶体，有的仅部分互溶，如本实验的Bi--Sn体系。
本实验用热电偶作为感温元件，自动平衡电位差计测量各样品冷却过程中的热电势，作出电位—时间曲线(步冷曲线)，再由热电偶的工作曲线找出相变温度，从而作出Bi-Sn体系的相图。
三、实验仪器和试剂坩埚电炉(含控温仪);自动平衡电位差计;冷却保温装置;样品管;杜瓦瓶;镍铬---镍铝(或含其他材料);热电偶.锡(AR)232;铋(AR)271四、实验步骤1、准备工作在杜瓦瓶中装入室温水，按图连接路线并检查线路。
热电偶调零:在测温热电偶为室温温度时开启记录仪开关，调量程为10mV，走纸温度为0，调节零旋纽使记录笔位于记录纸左边零线处。
这时位置所指温度热电势为0，代表温度为室温。
2、测量（1）加热试样:置纯Sn样品坩埚于管式电炉中,置电热偶温度计于坩埚中细玻璃管内,并插入底部.调调压器使加热电压为150mV,加热至坩埚中细玻璃管能动则说明试样已熔化，停止加热。
（2）测量步冷曲线当发现记录笔开始向左移动(降温)时，放下记录笔，调走纸速度为4mm/min，开始测量。
当平台出现后一会抬起记录笔并调节走纸速度为0。
同上步骤，依次测量含Bi 30%，58% 的混合物。
五、实验数据记录及处理1.测纯Sn的各样品电势变化各样品的步冷曲线如下： 纯Sn ：0246810123.54.04.55.05.56.0电势（m v ）时间（min ）30%Bi ：58%Bi ：5101520251.52.02.53.03.54.04.55.05.5电势（m v ）时间(min)5101520251.52.02.53.03.54.04.55.0电势（m v ）时间（min ）量程为10mV ，加热电压为150mV 时热电偶的工作曲线为：2、测纯Bi的各样品电势变化各样品的步冷曲线如下： 1.纯Bi ：-112345678101112131415电势（m v ）时间(min)2、58%Bi ：-551015202530354045678910电势（m v ）时间(min)3、80%Bi ：-551015202530352468101214电势（m v ）时间(min)量程为20mV由以上两组样品的相变温度的 Sn —Bi 二元金属的相图如下：Bis n温度（℃）组分（%）由图可知：合金的最低共熔温度是145℃，即含58% Bi 时，此点为三相点。
铋锡
实验六 二元组分金属相图
指导教师 魏西莲
实验六
二元组分金属相图
一 实验目的
1. 学会用热分析法测绘Sn—Bi二组分金属相图。 2. 了解纯物质的步冷曲线和混合物的步冷曲线的 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。掌握自动平衡记录仪的使用方法。
二 基本要求
（1）学会用热分析法测绘Sn-Bi二组分 金属相图。
（2）了解热电偶测量温度和进行热 电偶校正的方法。
三 实验原理
测绘金属相图常用的实验方法是热分析法，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步 冷曲线。当熔融体系在均匀冷却过程中无相变时，温度将 连续均匀下降得一平滑的步冷曲线；当体系内发生相变则 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，转折点对应的温度， 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，把这些点连起来，就可 绘出相图。二元简单低共熔体系的冷却曲线具有图5-1所 示的形状
本实验请同学们参考其 它学校的视频文件
具体操作：
鼠标放在上面任何字上面即可观看
A
H 546
505
熔化物（单相）
固熔体
0
固熔体+熔化物
熔化物+Bi(s)
E
Sn(s)+Bi(s)
0.4
0.2
0.6
0.8
1.0
真实的Sn－Bi二元相图
十 思考题
1. 对于不同成分的混合物的步冷曲线，其水平段有什么 不同？为什么？ 2. 作相图还有哪些方法？ 3. 作图时应注意那些问题？ 4. 做好步冷曲线的关键是什么？ 5. 是否可以用升温曲线来做相图？ 6. 为什么要缓慢冷却合金做步冷曲线？ 7.为什么样品中严防进入杂质？如果进入杂质则步 冷曲线会出现什么情况？
实验二 锡-铋二组分合金相图的绘制
五、数据记录及处理
（1）参考值
（2）配样
（3）试管的最高温度
（4）样品随时间变化的冷却温度记录
（5）根据上表绘制步冷曲线如下
(6)在步冷曲线中找到各曲线的拐点及处理如下
（7）根据上表中液相线，固相线坐标绘制Sn-Bi二组分固液相图如下
表格使用说明：
（一）（4）黄色单元格是原始数据输入区根据自己组实际数据填写，若某组数据大于54个，则需变更函数。
步骤：t列可以按照t1列、t2列、t3列、t4列、t5列的顺序从每列的第一个数据向下填充，有多少就填多少个。
（二）（6）中的黄色单元格所填数据需要观察(5)中步冷曲线的拐点数据，步骤：将鼠标放置在各拐点处所显示的数据如下图所示，填写括号中232，其余各点一样操作
（三）如需打印该文档将黄色单元格改为无色,并且删除“表格使用说明”即红色字体。
铋一铅一锡三元系相图
实验五三元合金的显微组织（Microstructure of Ternary Alloys）实验学时：1 实验类型：综合前修课程名称：《材料科学导论》适用专业：材料科学与工程一、实验目的1．熟悉铋一铅一锡三元系相图和典型合金的显微组织。
2．了解三元合金的显微组织与其三元相图的关系。
二、概述三元相图可以帮助我们分析三元合金的平衡凝固过程及凝固后的显微组织。
对于铸锭和铸件，如果凝固时的冷却速率较小（如砂模铸造），也可借助相图分析其凝固过程和凝固后的显微组织。
下图为铋一铅一锡三元相图的液相面投影图的示意。
图中Bi、Pb、Sn分别代表纯组元铋、铅、锡；（Bi）、（Pb）、（Sn）分别代表以铋、铅、锡为溶剂的固溶体；（β）代表以Bi--Pb二元系中的β相为溶剂的固溶体。
为帮助了解铋一铅一锡三元相图，下面给出该三元相图各边的二元相图简图。
图中（Bi）、（Pb）、（Sn）分别代表各二元系中以铋、铅、锡为溶剂的固溶体。
由上图可知，各二元系在液态时均为无限互溶，但在固态则为有限溶解，在铅一铋二元系中还出现了中间相β。
在锡一铋二元系中，有一个共晶转变L→（Sn）+（Bi），转变温度为138.5℃。
在铅一铋二元系中有一个包晶转变和一个共晶转变，包晶转变温度为184℃，反应式为L+（Pb）→β；共晶转变温度为125℃，反应式为L→β+（Bi）。
在铅一锡二元系中，有一个共晶转变L→（Pb）+（Sn），转变温度为188℃。
各二元系中的三相平衡都要进入三元系，成为三元系中的三相平衡。
根据相律，三元系中三相平衡的自由度数等于1，因而是在一个温度范围内进行的。
当降至某一定温度时，这些三相平衡将参与四相反应。
由液相面投影图可知，在铋一铅一锡三元系中存在两个四相平衡，一是在P点发生的四相包共晶反应，反应式为L+（Pb）→β+（Sn）；另一个是在E点发生的四相共晶反应，反应式为L→（Bi）+β+（Sn）。
根据相律，三元系中四相平衡的自由度数等于零，因而是一个恒温转变。
二组分金属相图
二组分金属相图一、实验目的1、用热分析法(步冷曲线法)侧相变点，绘制Sn-Bi二组分金属相图。
2、.掌握热电偶测量温度的基本原理;以及数字控温仪和可控升降温电炉的基本原理和使用。
二、实验原理热分析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。
在定压下将体系从高温逐渐冷却，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。
从步冷曲线有无转折点就可知道有无相变。
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I为例。
当曲线1的温度不断冷却，至544 K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固以前，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,当温度下降到点o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，故其平衡温度也不断随之变化，直到达到其低共熔点温度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现相变的温度，连接并作出其延长线相交于o点（o点为铋镉的最低共熔点），即可作出相图。
三、仪器药品仪器:SWKY数字控温仪1合，KWL一08可控升降温电炉1台硬质玻璃试管6只，炉膛保护筒1个。
药品:纯铋，纯镉，松香，液体石蜡。
四、实验装里连接示意图五、实验步骤1.配制质量百分比为0% , 20% , 40% , 58% ,80%，100%的铋、锡混合物各100克，分别装人硬质试管中，再加人少许石蜡油(约3克)，以防金属加热过程中接触空气而氧化。
Sn-Bi二组分固液相图的绘制
Sn-Bi 二组分固液相图的绘制【实验目的】1． 掌握热分析法绘制二组分固液相图的原理和方法。
2． 了解纯物质与混合物步冷曲线的区别并掌握相变点温度的确定方法。
3． 了解简单二组分固-液相图的特点。
4． 掌握数字控温仪及KWL-80可控升温电炉的使用方法。
【实验原理】压力对凝聚系统影响很小，因此通常讨论其相平衡时不考虑压力的影响，故根据相律，二组分凝聚系统最多有温度和组成两个独立变量，其相图为温度-组成图。
热分析法：其原理是将系统加热融化，然后使其缓慢而均匀地冷却，每隔一定时间记录一次温度，绘制温度与时间的关系曲线——步冷曲线。
若系统在均匀冷却过程中无相变化，其温度将随时间均匀下降；若系统在均匀冷却过程中有相变化，由于体系产生的相变热与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。
由于冷却过程中常常发生过冷现象，其步冷曲线常如上图中虚线所示，由横轴表示混合物的组成，纵轴表示温度，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，就可以绘出相图，如下图：（a ）纯物质的步冷曲线 （b ）二组分混合物的步冷曲线 （c ）二组分低共熔混合物【仪器与试剂】SWKY 数字控温仪1台；KWL-08可控升降温电炉1台；不锈钢样品管1支；炉膛保护筒1个；传感器1支。
纯Bi ；纯Sn ；石灰粉等。
【实验步骤】1. （配含铋分别为0、20%、40%、70%、80%、100%（质量分数）的铋-锡混合物各100g ，分别装入不锈钢样品管中，再加入少许石墨粉覆盖试样，以防加热过程中试样接触空气而氧化。
）2. 按图2-16连接SWKY 数字控温仪与KWL-08可控升降温电炉，接通电源，将电炉置于外控状态。
3. 将炉膛保护筒放进炉膛内，再将盛有试样的不锈钢样品管和传感器放入保护筒内。
将电源开关置于“开”，仪器默认控温仪处于“置数”状态，“设定温度”默认为320摄氏度。
二组分合金相图的绘制实验报告
二组分合金相图的绘制一、实验目的：1.通过实验，用热分析法测绘锡-铋二元合金相图。
2.了解热分析法的测量技术与有关测量温度的方法。
二、实验原理：绘制相图常用的基本方法，其原理是根据系统在均匀冷却过程中，温度随时间变化情况来判断系统中是否发生了相变化。
将金属溶解后，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。
若熔融体系在均匀冷却的过程中无相变，得到的是平滑的冷却线，若在冷却的过程中有相变发生，那么因相变热的释放与散失的热量有所抵偿，步冷曲线将出现转折点或水平线段，转折点所对应的温度即为相变温度。
时间（a）纯物质（b）混合物（c）低共熔混合物图1 典型步冷曲线对于简单的低共熔二元合金体系，具有图1所示的三种形状的步冷曲线。
由这些步冷曲线即可绘出合金相图。
如果用记录仪连续记录体系逐步冷却温度，则记录纸上所得的曲线就是步冷曲线。
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。
Sn—Bi合金相图还不属简单低共熔类型，当含Sn 81%以上即出现固熔体。
三、实验仪器和药品：仪器和材料：金属相图实验炉（图2），微电脑温度控制仪，铂电阻，玻璃试管，坩埚，台天平。
药品：纯锡（CR）、纯铋（CR），石墨。
四、实验步骤：1.配制样品用感量为0.1g的托盘天平分别配制含铋量为30%、58%、80%的锡铋混合物各100g，另外称纯铋100g、纯锡100g，分别放入五个样品试管中。
2.通电前准备①首先接好炉体电源线、控制器电源、铂电阻插头、信号线插头、接地线。
图2 金属相图实验炉接线图②将装好药品的样品管插入铂电阻，然后放入炉体。
③设置控制器拨码开关：由于炉丝在断电后热惯性作用，将会使炉温上冲100℃—160℃（冬天低夏天高）。
因此设置拨码开关数值应考虑到这一点。
例如：要求样品升温为350℃，夏天设置值为170℃。
当炉温加热至170℃时加热灯灭，炉丝断电，由于热惯性使温度上冲至350℃后，实验炉自动开始降温。
Sn—Bi二元金属相图的绘制（热电势法）
Sn—Bi二元金属相图的绘制（热电势法）一、试验目的1.用金属相图（步冷曲线法）试验加热装置10A型、JX-3DA金属相图测量装置测定Pb-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.学习双元相图的绘制。
二、试验原理相图：用图形表示多相平衡体系的状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的图称为相图或状态图。
用热分析法可绘制相图，测绘一系列不同组成的金属混合物的步冷线，然后把各步冷曲线上物态变化的温度绘在温度—组成图上，即把图中各步冷曲线的转折点和水平段所对应的温度用．表示在温度—组成图中，即得到该体系的相图。
液相完全互溶的二组分体系，在凝固时有的能完全互溶成为固溶体，有的仅部分互溶，如本实验的Bi—Sn体系。
本实验用热电偶作为感温元件，自动平衡电位差计测量各样晶冷却过程中的热电势，作出电位—时间曲线(步冷曲线)，再由热电偶的工作曲线找出相变温度，从而作出Bi-Sn体系的相图。
三、试验试剂与仪器锡粉，铋粉，石墨粉；托盘天平，电脑。
金属相图（步冷曲线法）试验加热装置10A型JX-3DA金属相图测量装置四、实验步骤（一）：准备工作1．配制样品：分别配制含Bi 0%,10%, 20%,40%,58%,70%,85%,100%的Bi-Sn 混合物共40g,放入加热炉中，按热电偶序号依次插入样品中。
2．调节[10A型控制仪]使加热炉为第1档。
3．调节[3DA控制仪]。
按[设置]荧屏显示A，调节加热终点温度270℃。
4．按[设置]显示B，调节保温温度为0℃。
5．按[设置]显示C，调节升温温度为30℃。
6．按[设置]键，让状态指示灯灭。
7．按[温度切换]开关，观察各个热电偶的初始温度并记录。
（二）：测量工作1．开启计算机，双击“金属相图”软件。
打开[打开串口]键，使热电偶各个温度显示在窗口。
2、打开[参数设置]，设置[时间参数]40，设置[最大温度参数]400，设置[最小温度] 0。
铋一铅一锡三元系相图
实验五三元合金的显微组织（Microstructure of Ternary Alloys）实验学时：1 实验类型：综合前修课程名称：《材料科学导论》适用专业：材料科学与工程一、实验目的1．熟悉铋一铅一锡三元系相图和典型合金的显微组织。
2．了解三元合金的显微组织与其三元相图的关系。
二、概述三元相图可以帮助我们分析三元合金的平衡凝固过程及凝固后的显微组织。
对于铸锭和铸件，如果凝固时的冷却速率较小（如砂模铸造），也可借助相图分析其凝固过程和凝固后的显微组织。
下图为铋一铅一锡三元相图的液相面投影图的示意。
图中Bi、Pb、Sn分别代表纯组元铋、铅、锡；（Bi）、（Pb）、（Sn）分别代表以铋、铅、锡为溶剂的固溶体；（β）代表以Bi--Pb二元系中的β相为溶剂的固溶体。
为帮助了解铋一铅一锡三元相图，下面给出该三元相图各边的二元相图简图。
图中（Bi）、（Pb）、（Sn）分别代表各二元系中以铋、铅、锡为溶剂的固溶体。
由上图可知，各二元系在液态时均为无限互溶，但在固态则为有限溶解，在铅一铋二元系中还出现了中间相β。
在锡一铋二元系中，有一个共晶转变L→（Sn）+（Bi），转变温度为138.5℃。
在铅一铋二元系中有一个包晶转变和一个共晶转变，包晶转变温度为184℃，反应式为L+（Pb）→β；共晶转变温度为125℃，反应式为L→β+（Bi）。
在铅一锡二元系中，有一个共晶转变L→（Pb）+（Sn），转变温度为188℃。
各二元系中的三相平衡都要进入三元系，成为三元系中的三相平衡。
根据相律，三元系中三相平衡的自由度数等于1，因而是在一个温度范围内进行的。
当降至某一定温度时，这些三相平衡将参与四相反应。
由液相面投影图可知，在铋一铅一锡三元系中存在两个四相平衡，一是在P点发生的四相包共晶反应，反应式为L+（Pb）→β+（Sn）；另一个是在E点发生的四相共晶反应，反应式为L→（Bi）+β+（Sn）。
根据相律，三元系中四相平衡的自由度数等于零，因而是一个恒温转变。
锡铅相图的绘制
• 2、利用相律分析相图中低共熔点，熔点曲 线及各区域内的相数和自由度数。
六 思考题
• 1. 步冷曲线上为什么会出现转折点？纯金 属、低共熔混合物及合金的转折点各有几 个？曲线形状为何不同？
2. 总质量相同但组成不同的Pb-Sn合金其步 冷曲线水平线段的长度有何不同？为什么？
3. 某Pb-Sn合金样品已失去标签，用什么方 法可以确定其组成？
实验 锡-铅相图的绘制
一 、实验目的
• 1、了解热分析的测量技术 2、掌握热分析法绘制Pb - Sn合金相图的方 法
二、实验原理
• 热分析法（步冷曲线法）是绘制相图的常 用方法之一。这种方法是通过观察体系在 冷却（或加热）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 将体系全部熔化，然后让其在一定环境中 自行冷却；并每隔一定的时间（例如半分 钟或一分钟）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T-t图。
㈡ 采用“外控”进行控温操作
• 1. 阅读本实验的“附录1 SWKY数字控温仪”的使用方法。将热电偶 小心地插入样品的玻璃套管中，将电炉的控制开关置于“外控”位置， “加热量电压”和“冷风量电压”旋钮逆时针旋到底。
• 2. 设定升、降温程序 • 打开“SWKY数字控温仪”开关，按“设定温度”下面的“ ▲粗▼
▲细▼”键，设定加热的起始温度（一般为室温即可）；按“段时间” 下面的“ ▲ ▼”键，设定升温需要的时间（一般为10分钟）。 • 按“功能”键，使“保温”指示灯亮。按“▲粗▼ ▲细▼ ”键， 设定保温温度（即加热达到的最高温度，一般高出样品的熔点50℃即 可）；按“段时间” 下面的“▲ ▼ ”键，设定保温时间（一般为5 分钟）。 • 按“功能”键，使“降温”指示灯亮。按“▲粗▼ ▲细▼ ”键，设 定降温最终温度（，一般为140℃）；按“▲ ▼”键，设定降温时间 （一般为10分钟）。 • 按“工作/置数 ”键，使工作指示灯亮。打开“KWL-08可控升降温电 炉”的电源开关，调整“加热量电压”为50V左右，“冷风量电压” 旋钮顺时针调至最大。 • 3. 当执行降温程序时，将步冷曲线显示在微机屏幕上，由此确定样品 的相变温度。