3. Материлы и оборудование

Материалы

1. Навески сплавов системы Pb-Sn (олово-свинец):

70%Pb и 30%Sn (масс.);

10%Pb и 90%Sn (масс.), масса навесок – не менее 150 – 200 гр.

2. Флюс.

Оборудование

1. Тигель (отдельный для каждого из исследуемых сплавов) с крышкой из огнеупорного материала (асбеста).

2. Печь муфельная МП-2УМ.

3. Секундомер.

4. Термопара типа ХА.

5. Потенциометр Ш-4500, группа ХА (регистратор, ПК с установленным программным обеспечением).

6. Пинцет, щипцы, фарфоровая или графитовая палочка.

4. Программа работы

1. Подготовить оборудование к работе:

• нагреть печь до необходимой температуры;

• подключить «холодный» спай термопары к потенциометру, при необходимости провести градуировку;

• подключить регистратор к ПК и настроить его.

2. Расплавить сплав, нагрев его до температуры несколько выше температуры плавления (Т≈300…350 °С). Для предотвращения окисления зеркало расплава защитить флюсом.

3. После расплавления сплав перемешать фарфоровой или графитовой палочкой и установить в расплав «горячий» спай термопары.

При ручной фиксации температуры

При использовании специализированной установки

Закрыть тигель огнеупорной крышкой или слоем асбеста и выключить печь для охлаждения сплава. С момента начала охлаждения записывать значения температуры расплава с интервалом 15-60 сек, вплоть до окончания процесса кристаллизации и охлаждения в течение 2-3 мин после полного затвердевания сплава. Расплавить сплав, извлечь термопару. Повторить пп. 1-6 для сплава второго состава.

Извлечь тигли из печи (возможно одновременное измерение температуры шести разных сплавов), закрыть тигли огнеупорными крышками или слоем асбеста. С момента начала охлаждения включить АЦП в режим записи показаний – если их сохранение производиться в память АЦП, или запустить программное обеспечение в случае если информация передается непосредственно на компьютер (частота измерений в обоих случаях составляет 10 Гц); показания термопар необходимо фиксировать вплоть до окончания процесса кристаллизации и охлаждения в течение 2-3 мин после полного затвердевания сплава (следует обратить внимание что объем памяти АЦП не позволяет фиксировать данные свыше 10 минут). Расплавить сплавы, извлечь термопары.

4. Полученные результаты оформить графически в виде кривых в координатах «температура – время» (рекомендуется для обработки полученных результатов, представленных в виде табличных данных, использовать любые доступные программные средства для анализа: Excel, MathCAD, Advanced Grapher и др.). Объяснить ход полученных кривых (рис. 2.6) и указать, какие процессы, происходящие в этих сплавах, характеризуют отдельные участки кривых.

а

б

Рис. 2.6. Кривые охлаждения сплавов системы Pb-Sn:

а – сплава №1 (70 %Pb и 30 %Sn, масс.), б – сплава №2 (10 %Pb и 90 %Sn, масс.)

5. Построить схематически примерную диаграмму состояния системы Pb-Sn на основании:

• кривых охлаждения, полученных при выполнении работы (рис. 2.6);

• данных о температурах плавления чистого свинца и чистого олова.

6. Сравнить полученную диаграмму (рис. 2.7) состояния (состав эвтектики, температуру ее плавления) с литературными данными.

Рис. 2.7. Диаграмма состояния системы Pb-Sn, полученная экспериментально