二组分合金相图 1 引言 1 .1 实验目的 (1) 用热分析法(步冷曲线法)测绘Bi-Sn 二组分金属相图。 (2) 掌握热电偶测量温度的基本原理和校正方法。 (3) 学会使用自动平衡记录仪。 1 .2 实验原理 (1) 二组分合金相图 人们常用图形来表示体系的存在状态与组成、温度、压力等因素的关系。二组分相图已得到广泛的研究和应用。固－液相图多用于冶金、化工等部门。 较为简单的二组分金属相图主要有三种： ① 液相完全互溶，凝固后，固相也能完全互溶成固溶体的系统，最典型的为Cu -Ni 系统； ② 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； ③ 液相完全互溶，而固相部分也互溶的系统，如 Pb-Sn 系统。 本实验研究的Bi-Sn 系统就是这一种。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）。 (2) 热分析法（步冷曲线法） 热分析法（步冷曲线法） 是绘制凝聚体系相图时常用的方法。它是利用金属及合金在加热或冷却过程中发生相变时，潜热的释出或吸收及热容的突变，使得温度-时间关系图上出现平台或拐点，从而得到金属或合金的相转变温度。由热分析法制相图，先做步冷曲线，然后根据步冷曲线作图。 通常的做法是先将金属或合金全部熔化。然后让其在一定的环境中自行冷却，通过记录仪记录下温度随时间变化的曲线（步冷曲线）。 以合金样品为例，当熔融的体系均匀冷却时（如图1.1 所示），如果系统不发生相变，则系统温度随时间变化是均匀的，冷却速率较快（如图中 ab 线段）；若冷却过程中发生了相变，由于在相变过程中伴随着放热效应，所以系统的温度随时间变化的速率发生改变，系统冷却速率减慢，步冷曲线上出现转折（如图中 b 点）。当熔液继续冷却到某一点时（如图中 c 点），此时熔液系统以低共熔混合物的固体析出。在低共熔混合物全部凝固以前，系统温度保持不变，因此步冷曲线出现水平线段（如图中 cd 线段）；当熔液完全凝固后，温度才迅速下降（如图中 de 线段）。 图1.1 步冷曲线 由此可知，对组成一定的二组分低共熔混合物系统，可根据它的步冷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步冷曲线的各转折点，即可画出二组分系统的相图（温度-组成图）。不同组成熔液的步冷曲线对应的相图如图1.2 所示。严格地讲，Bi-Sn 合金是固态部分互溶凝聚系统，只是由于普通的热分析方法灵敏度较低，无法测得固熔体相界数据，所以，我们通过...
