北京科技大學材料物理性能關于測定固溶度曲線的作業(yè)

1、班級：材科1300班姓名：學號二元相圖端際固溶體固溶度線實驗測量方案一、實驗目的:通過測量室溫下電阻率的方法測定二元相圖端際固溶體固溶度線。、實驗原理：1.合金電阻率與成分的關系已知二元共晶合金相圖如下圖2-1所示:圖2-1二元共晶相圖在s單相區(qū)內，A物質與B物質形成端際固溶體，當二者處于均勻固溶狀態(tài)下，合金的電阻率P隨著化學組成的變化規(guī)律為M，P=PaXa+Pb%+YxaXb(2-1)上式中，p為合金的電阻率，Pa,Pb分別是A,B兩種純金屬的電阻率，Xa,Xb分別是A、B物質的摩爾分數(shù)。而根據(jù)xA+xB=1易得：:=Ka':bXbXaXb=Pa(1-Xb)+PbXb+7Xb(1-X

2、b)=Wx2+(¥+Pb-Pa)Xb+Pa(2-2)而根據(jù)質量分數(shù)%與質量分數(shù)xb的關系:班級：材科1300班姓名：學號_B_=MB(2-3).'A._B_貳im!可以將式（2-2）轉化成:_B_B_p=r(_MB_)2+(V+Pb-Pa)(M)+PA(2-4)_，_A,B_，_A.,B_M7MZ記疏rxLJrxLJ進一步整理，可得到：(2-5)121二-(')2(:B-：A)(').7A(Mb1)(Ba)(Mb1)A-(-1)1B(-1)1MABMA'B于是，便得到了口固溶體的電阻率與之間關系，呈一條曲線在u+P二相區(qū)內，合金的電阻率隨口和P的相對比

3、例呈線性關系，如公式所示P=Paf«+P0f2(2-6)上式中，1,邙為a，P的體積分數(shù)，即摩爾分數(shù)。并且根據(jù)相圖可以知道，在同一溫度下，在6+P兩相區(qū)內，a和P相中的A,B物質的含量是不變的，因此Pa,Pb是定值，并且樣品進行時效處理，在室溫下進行測量電阻率，因此消除了樣品的溫度對電阻率的影響。如圖2-2所示，在溫度T1下，設此時成分為%的成分點所對應的口相中的B元素含量為%，P相所對應的B元素含量為。2,為根據(jù)相圖杠桿定律可得,2一B-B-1/八小/=，xp=(2-7)''2-'1'2一'1班級：材科1300班姓名：學號圖2-2Ti溫度下a

4、+P相的組成將式（2-6）帶入式中，得到P關于缶b的關系式為P=P產二衿+為產必)(2-8)''2-'1''2-1由于Pa,Pb,%P2在溫度Ti下均為定值，故容易得到，在口-P二元合金中,電阻率與外是呈線性關系的。在同一溫度下進行測量當樣品的0b逐漸增大，并從口單相區(qū)過渡到a+P兩相區(qū)時，整體圖像如下圖所示:040T1圖2-3Ti溫度下合金電阻率的變化當在不同的溫度下進行測量的時候，根據(jù)上圖規(guī)律易得到下圖:班級：材科1300班姓名：學號圖2-4TiT5溫度下合金電阻率的變化其中，工丁2丁3丁4飛。這樣取得圖像中拋物線與直線的相交點，記錄交點的溫度和6b

5、信息，以溫度為縱坐標，劍為橫坐標連接所得點，所得到的曲線便是所求的端際固溶體固溶度線。電阻率易通過電橋法測量電阻率得到2.電橋法測電阻率：如圖2-5所示安裝電橋。圖2-5電橋法測電阻適當選擇各橋臂電阻，當C、D點電位相等時，流經檢流計的電流為0,這樣便有Rx=R0(2-9)R2保持R、R2不變，把R、Rx位置交換，再調節(jié)以使電橋平衡，設電橋平衡班級：材科1300班姓名：學號時Ro變?yōu)镽0根據(jù)電橋原理可得Rx=-R2R0（2-10）兩式聯(lián)立，可得Rx=.嗝（2-11）于是便可得到樣品的電阻值。根據(jù)電阻與電阻率的關系R=P（2-12）以及圓柱體樣本的直徑和高，易得電阻率的表達式為：_,2、-dR/

6、P=（2-13）41由此便可測定二元合金電阻率。綜上，在已知電阻率和不同溫度的P1HB曲線的情況下，便容易繪出端際固溶體固溶度線。三、實驗儀器及樣品：1 .實驗儀器米尺，游標卡尺保溫退火爐便攜式直流單雙臂電橋QJ47型，0.05級電阻箱ZX21型099999.9Q,0.1級，0.25W電流計開關、導線若干2 .樣品制備：取樣品中B物質的摩爾分數(shù)分別為5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%的直徑約5mm的八份圓柱體狀合金，并在100C,200C,300C,班級：材科1300班姓名：學號400C,500c溫度下進行時效處理，在冷卻液的降溫下切削成高約5cm的小

7、圓柱。四、實驗過程：將在100c下進行時效處理的B的含量為5%的圓柱狀的樣品連接在電橋中，通過改變電阻箱的阻值來使電流計的示數(shù)為0,記下此時電阻箱阻值R。之后，交換電阻箱和待測電阻的位置，重復上述過程，當電流計的示數(shù)再次為0時，記下此時的電阻箱的阻值R；。使用米尺測量圓柱體的高，在不同位置測量三次得到測量值li,l2,%取其平均值l,通過游標卡尺測量圓柱體的直徑，在圓柱體的不同位置一共測量5次，得到測量值di,d2,d3,d4,d5,取其平均值d。在測量完100c下所有樣品后，依次測量并記錄其他溫度下其他合金樣品的電阻和尺寸，測量記錄方法同上。五、數(shù)據(jù)處理：根據(jù)式(2-11)可得到此時圓柱體試

8、樣的阻值為Rx=鬧T根據(jù)測量得到的圓柱體半徑計算圓柱體的橫截面積S為二d2S=-d-(5-1)4再根據(jù)所得的電阻值以及圓柱體的高，計算得到所測量合金的電阻率：P=¥(5-2)所有樣品處理方式與上述過程相同。在得到不同溫度下不同樣品的電阻率后，通過excel軟件進行圖像繪制，將所得數(shù)據(jù)點通過光滑曲線進行連接，可以得到如圖2-4所示的曲線。通過記錄曲線與直線的交點的溫度數(shù)值與成分含量信息，并且以溫度T為縱坐標，B物質含量名為橫坐標在excel軟件中進行曲線的繪制，所得到的曲線便是二元相圖端際固溶體固溶度線班級：材科1300班姓名：學號六、結論：由上述實驗過程可得到二元共品相圖中的端際固溶體固溶度線參考文獻11龍