22852

ПОБУДОВА ДІАГРАМИ СТАНУ СПЛАВІВ

Лабораторная работа

Физика

Сплавом називають систему в твердому стані яку отримують сплавленням двох або більшої кількості компонент. Діаграми стану сплавів характеризують залежність температур фазових переходів зокрема плавлення і кристалізації від концентрації сплаву. Евтектика характеризується сталою температурою плавлення яка нижче температури плавлення компонент. Інтерметалічна сполука характеризується сталою температурою плавлення яка як правило вища за температуру плавлення компонент AuZn CdMg та ін.

Украинкский

2013-08-04

49 KB

0 чел.

                                                     РОБОТА № 17

ПОБУДОВА ДІАГРАМИ СТАНУ СПЛАВІВ

Вступ. Сплавом називають систему в твердому стані, яку отримують сплавленням двох або більшої кількості компонент.

Відомості про природу сплаву можна отримати з аналізу діаграми стану. Діаграми стану сплавів характеризують залежність температур фазових переходів ( зокрема плавлення і кристалізації ) від концентрації сплаву. Ці діаграми будують за кривими нагрівання або охолодження сплавів різних концентрацій і визначають температури фазових перетворень.

Метою даної роботи є побудова діаграми стану системи Pb-Sn.

Теоретичні відомості.

Сплави поділяють на тверді розчини, евтектики і сполуки.

1.  Дві речовини можуть утворити твердий розчин, якщо взаємодія між атомами різних компонент буде визначатися співвідношенням : UAB=(UAA+UBB)/2, де UAB і UAA(UBB) - енергія взаємозв"язку між різнойменними та однойменними атомами. Умовою утворення твердих розчинів ( повна взаємна розчинність компонент у твердому  стані ) є однаковий тип кристалічної гратки і досить мала різниця атомних розмірів обох компонент. Помічено, що необмежена розчинність в твердому стані спостерігається переважно у елементів, які близько розташовані в періодичній таблиці, тобто близькі за будовою валентної оболонки атомів. Прикладом таких сплавів є Ag-Au, Au-Cu. Тверді розчини мають таку будову, при якій в кристалічну гратку основного метала-розчинника входять атоми розчиненої речовини. Тобто твердий розчин є однофазною системою, що складається з кристалів одного типу.

2.  Механічна суміш компонент або евтектика утворюється, коли компоненти не здатні взаємно розчинюватись в твердому стані і не вступають в хімічну реакцію з утворенням сполуки. Евтектика можлива, коли UAA>UAB  і UBB>UAB , тобто, коли зв'язок між однойменними атомами сильніший, ніж між різнойменними. За цих умов сплав складається з кристалів A та кристалів B. Кожна складова евтектики має свою кристалічну гратку. Евтектика характеризується сталою температурою плавлення, яка нижче температури плавлення компонент. Прикладом таких сплавів є Cd-Zn, Pb-Sn і багато інших.

3.  У випадку, коли зв'язок між різнойменними атомами сильніший від зв'язку між однойменними атомами, тобто UAB>UAA  і UAB>UBB , можливе утворення сполуки. Інтерметалічні сполуки характеризуються тим, що вони утворюються при певних концентраціях компонент сплаву, коли співвідношення чисел атомів компонентів відповідає стехіометричній пропорції. Утворюється специфічна, відмінна від граток елементів, що складають сполуку, кристалічна гратка з впорядкованим розміщенням в ній атомів копонент. Інтерметалічна сполука характеризується сталою температурою плавлення, яка, як правило, вища за температуру плавлення компонент (Au-Zn, Cd-Mg та ін.).

Опис методу.

 Для побудови діаграми стану системи Pb-Sn по кривих нагрівання та охолодження тиглі з чистим оловом, чистим свинцем і сплавами 10%, 38%, 60%, 80% Pb в Sn закріплені в спеціальному контейнері, який розташований в печі. В кожному сплаві  є скляна ампула, в якій знаходиться спай термопари. Термопари з'єднані з самореєструючим потенціометром ЭПП-09 ( див. додаток до роботи ). Потенціометр автоматично підключається (по черзі) , до кожної з шести термопар і відповідний відлік записується на стрічці. Одержані криві приблизно мають вигляд, наведений на рис. 1.

  Відомо, що температури плавлення чистого олова дорівнює 232 ОС  і чистого свинцю -  327 ОС  .По віддалі між поличками, які відповідають температурам плавлення Pb і Sn розрахувують зміщення друкуючого пристрою, що припадає на 1 ОС.

Порядок  виконання роботи.

  1.  Ввімкнути тумблер потенціометра "прибор включен".
  2.  Ввімкнути піч поставивши напругу 100 В.
  3.  Приблизно через 5-10 хвилин ввімкнути тумблер потенціометра "диаграмма".
  4.  Уважно спостерігати за одержанням кривих нагрівання, одночасно ідентифікувати одержані криві.
  5.  Після розплавлення металів вимкнути піч і  вийняти контейнер зі зразками з печі. Спостерігати криві охолодження, ідентифікувати одержані криві.
  6.  Розрахувати температури початку і кінця плавлення кожного сплаву  по відхиленню відповідних точок від температури плавлення Sn. Відповідні температури беруться як середні з кривих нагрівання і охолодження.
  7.    Побудувати діаграму стану - графік залежності температур фазових переходів від концентрації сплаву.
  8.     Пояснити характер кривих нагрівання та охолодження, а також одержану діаграму. Визначити, який тип сплаву утворює дана система. 

 Література

 1.  Гуляев А.П. Металоведение. - М., 1978, гл.V. 

2. Масленников Ф.И., Лабораторный практикум по металоведению - М., 1961.

3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.ІІ. Термодинамика и молекулярная физика.- М.: Наука,1990.-592с.

EMBED Word.Picture.8  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

14535. ПЕРВОЕ РАСШИРЕНИЕ ЕВРОПЕЙСКИХ СООБЩЕСТВ (1973, 1981, И 1986 ГОДА) 19.89 KB
  Первое расширение Европейских Сообществ 1973 1981 и 1986 года Интеграционные процессы в Европе привели к эффективной работе Таможенного Союза который способствовал развитию торговли. Сообщества сумели преодолеть экономические трудности 1970 годов. Бюджет сообществ начал
14536. АМСТЕРДАМСКИЙ ДОГОВОР (1997 ГОД). ПРОБЛЕМЫ ДАЛЬНЕЙШЕГО РАСШИРЕНИЯ И УГЛУБЛЕНИЯ «ИНТЕГРАЦИОННОГО СТРОИТЕЛЬСТВА» 19.74 KB
  Амстердамский Договор 1997 год. Проблемы дальнейшего расширения и углубления Интеграционного Строительства. Маастрихтский договор оставил ряд нерешённых проблем. Разрешить эти проблемы должна была новая межправительственная конференция которая началась в 1996 году. ...
14537. Філософія та наука: історія і сучасність 191.5 KB
  За таких умов докорінному перегляду піддаються всі аспекти наукової практики. Постає нове розуміння місця наукового знання в культурі.
14538. НИЦЦКИЙ ДОГОВОР (2001 ГОД). ИНТЕГРАЦИЯ ПО ВСЕМ НАПРАВЛЕНИЯМ 22.7 KB
  Ниццкий Договор 2001 год. Интеграция по всем направлениям В начале 1999 года Единая Европа вступила в новый этап своего развития. С 1 января 1999 года начала функционировать первая опора ЕС. В феврале 2000 года для обсуждения очередного редакционного обновления учредительн
14540. ИНСТИТУТЫ ЕС: ЕВРОПЕЙСКИЙ СУД 87 KB
  Институты ЕС: Европейский Суд. Оглавление [1] Институты ЕС: Европейский Суд. [2] Оглавление [3] Введение [4] Структура Суда [5] Состав Суда [6] Рассмотрение дел [7] Юрисдикция Суда [8] Суд первой инстанц
14541. ИНСТИТУТЫ ЕС: СЧЁТНАЯ ПАЛАТА 25.22 KB
  Институты ЕС: Счётная Палата I. Европейская счетная палата 1.СозданииЕвропейской счетной палаты 2.Мандатчленов Европейской счетной палаты. Полномочия. 3.Состав Европейской счетной палаты. 4.Организационная структура Европейской счетной палаты 5.Сотрудничествос...
14542. ЕВРОПЕЙСКИЙ ИНВЕСТИЦИОННЫЙ БАНК 24.63 KB
  Европейский Инвестиционный Банк IV.Европейский инвестиционный банк Состав банка Роль банка Организация работы Совет управляющих Европейский инвестиционный банк Е1В финансовое учреждение Европейского союза задуман и действует как банк и в то же время как евро
14543. ЕДИНАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ ПОЛИТИКА ЕВРОПЕЙСКОГО СОЮЗА 43.99 KB
  Единая сельскохозяйственная политика Европейского Союза Оглавление Введение2 1. Необходимость и Цели ЕСХП2 2. Начало ЕСХП4 3. Современные реформы ЕСХП5 4. Реформа Сахарного Режима 2005 – 20066 Введение Единая Сельскохозяйственная Политика ЕСХП Евро