Сущность термического анализа
Термический анализ основан на фиксации тепловых эффектов превращений, т. к. переход из одного агрегатного состояния в другое, а также полиморфные превращения происходят с выделением тепла при охлаждении и поглощением тепла при нагревании металлов и сплавов. Вначале сплав заданного химического состава 1 переводят в жидкое состояние (расплавляют в электропечи), а затем тигель с расплавом переносят на установку, вводят в защитный чехол 2 термометр 4 или горячий спай термопары и подвергают медленному охлаждению. Во время охлаждения расплава периодически (через равные промежутки времени) замеряют температуру. На основании полученных результатов строят термические кривые (кривые охлаждения) в координатах «температура (ось ординат) – время (ось абсцисс)». Тепловые эффекты фазовых превращений с течением времени отражаются на монотонности хода кривой охлаждения: на кривой появляется либо перегиб (точка перегиба), либо температурная остановка в охлаждении (горизонтальная площадка). Спроецировав точки перегибов и температурных остановок на ось ординат, определяют температуры начала и конца всех фазовых превращений, которые происходят в исследуемом сплаве. Компоненты сплава Рb-Sb: Свине́ц (Рb) – химический элемент 14-й группы шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Свинец – ковкий, сравнительно легкоплавкий металл серого цвета. Температура плавления: 327,5 °C. Атомный номер: 82. Сурьма́ (Sb) – химический элемент 15-й группы пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. Сурьма – полуметалл серебристо-белого цвета с синеватым оттенком, грубозернистого строения. Температура плавления: 630,8 °C. Атомный номер: 51. Определение температур кристаллизации Рb, Sb и сплавов Рb-Sb Температуру кристаллизации металлов и сплавов определяют на установке, схема которой изображена на рис. 8.
Порядок выполнения работы Работа выполняется звеньями (по два-три студента в каждом звене). 1. Изучить учебное пособие. 2. Получить жидкий сплав одного из составов (разд. 2), установить термопару в кварцевый наконечник, погруженный в сплав, записать показания температуры через 30 с. Замер прекратить при температуре 140°С. 3. Построить по полученным данным кривую охлаждения сплава в координатах температура-время (рис. 8). 4. Определить критические точки по перегибам кривой охлаждения, т. е. температуру начала и конца кристаллизации, отметить их на графике. 5. Указать в таблице критические точки сплавов, определенные другими звеньями студентов. 6. Построить диаграмму состояния олово-цинк (рис. 2): а) отложить на левой вертикали температуру кристаллизации олова – 232°С; б) отложить на правой вертикали температуру кристаллизации цинка – 419°С; в) найти положение сплава эвтектического состава и отметить температуру его кристаллизации; г) найти положение сплавов доэвтектического и заэвтектического составов и отметить точки начала и конца кристаллизации; д) соединить плавной кривой все точки начала кристаллизации и прямой линией – точки конца кристаллизации. 7. Выполнить индивидуальное задание. Содержание отчета 1. Цель работы. 2. Кривая охлаждения заданного сплава. 3. Диаграмма состояния олово-цинк, на которой указаны: а) линии ликвидус и солидус данной системы; б) линия начала кристаллизации олова и цинка; в) линия кристаллизации эвтектики; г) эвтектическая точка. 4. Структура сплавов доэвтектического, заэвтектического и эвтектического составов (рис. 3). 5. Индивидуальное задание: а) зарисовать данную преподавателем диаграмму состояния; б) установить тип данной диаграммы; в) определить структурный и фазовый состав различных ее областей; г) определить положение сплава, данного преподавателем, на диаграмме состояния; д) определить его критические точки, число степеней свободы в каждой критической точке по правилу фаз Гиббса и построить кривую охлаждения в координатах температура-время; е) определить концентрацию компонентов в твердой и жидкой фазах по правилу отрезков, а также весовое количество фаз при заданной температуре; ж) определить структуру заданного сплава.
6. Контрольные вопросы 1. Что такое диаграмма состояния? 2. Какой метод положен в основу построения диаграммы олово-цинк? 3. Что называется компонентом, фазой? 4. Как определяется концентрация фаз? 5. Как определяется соотношение масс фаз? 6. Каковы особенности эвтектического сплава? 7. Нарисовать диаграмму состояния с ограниченной и неограниченной растворимостью компонентов в твердом состоянии и проставить все фазы. 8. Нарисовать диаграмму состояния, когда компоненты не растворяются друг в друге, когда образуется устойчивое химическое соединение, проставить все фазы. 9. Как определяется число степеней свободы в критических точках? 10. В чем сущность определения температур кристаллизации металлов и сплавов термическим методом? 11. Опишите установку и последовательность определения температур кристаллизации Рb, Sb и сплавов Рb-Sb. 12. Опишите методику построения диаграммы состояния Рb-Sb. 13. Какой тип диаграммы состояния образует сплав Рb-Sb? 14. Почему с момента начала кристаллизации (перегиб на кривой) скорость охлаждения сплава замедляется (ход кривой становится более пологим)? 15. Почему в сплавах некоторых систем на кривых охлаждения (нагревания) наблюдаются температурные остановки (горизонтальные площадки)? 16. Какой вид имеют кривые охлаждения (нагревания) при затвердевании чистых компонентов, сплавов из компонентов, образующих и жидкий, и твердый растворы; сплавов с наличием эвтектических превращений? 17. Определите структуру и фазовый состав исследуемых сплавов при комнатной температуре.
Лабораторная работа №8
Популярное: Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2180)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |