材料科学基础(6.2)相平衡的研究方法- 韩漫免费漫画 榜漫画

1  前言

    今天是十分疲惫的一天,所以笔者对于自己即将写下的内容有一种不妙的预感。但出于坚持记录低效学习的执念,以及加深自己对化学喜爱的错觉,笔者仍然动笔了,请不小心看见的各位多多包涵。

2  正文

   我们从上次的内容中得知了相图的重要性,那么如何绘制一份较为准确而且在可使用范围内的相图是一个非常重要的问题。

横看成岭侧成峰,远近高低各不同 。

  不同的测量手段会给我们带来不同的相图,故选择合适的方法,有利于更好的达成我们的目的。

  2.1  动态法

2.1.1 步冷曲线法

概念解析:这种方法是将一定组成的体系,均匀加热至完全熔融或加热完全溶解后,使之均匀冷却,测定每一体系下的温度,作出时间-温度曲线。体系若有相变,必然产生相变热,使降温速率减慢,则在步冷曲线上会出现“拐点”或“平阶”,从而可以确定出相变温度。

    加热使我们需要的晶体完全熔化,然后再均匀降温,以横轴表示混合物的组成,纵轴表示温度,即可绘制出被测体系的相图。

   

图1.具有不一致熔融化合物的二元系统步冷曲线及相图

优点:方法简单,测定速度较快。

缺点:准确性较差,对于相变产生热效应很小的反应不适用。

2.1.2 差热分析法(在步冷曲线法精度不适用的状况)

 概念解析:差热分析法是以某种在一定实验温度下不发生任何化学反应和物理变化的稳定物质(参比物)与等量的未知物在相同环境中等速变温的情况下相比较,未知物的任何化学和物理上的变化,与和它处于同一环境中的标准物的温度相比较,都要出现暂时的增高或降低。降低表现为吸热反应,增高表现为放热反应。

原理图喵

产生放热效应的情况:1. 不稳定变体转变为稳定变体的多晶转变现象

                                     2.无定形物质变成结晶物质(已结晶no!喵)

                                     3.从不平衡物质中吸收气体(其实氧化反应比较典型了)

                                     4.不产生气体的固相反应

                                     5.熔融态转化为晶态了喵

                                     6.微晶玻璃的核化过程

产生吸热效应的过程 (真的不是上面反过来吗):1. 矿物受热分解放出二氧化碳等气体

                                                                                 2.由晶态转化为熔融态

                                                                                 3.可逆多晶转变等

    优点:可以准确的测出物质的相变温度,也可以用来鉴定未知矿物  :)

    缺点:太精细了     只能表征和温度变化有关的相变喵

    2.1.3  热膨胀曲线法 和 电导法

热膨胀曲线法:材料相变时常常伴随着体积变化(或长度变化),通过测量这些变化并且找到转折点,可以获得相变点。

电导法:物质在不同温度下的电阻率是不同的,在相变前后,物质的电阻率或电导率随温度的变化亦不同。

这两个方法并不是想象中的常用,而且也十分易于理解,感兴趣的大家自己了解喵。                 2.2  静态法

  静态法就是淬冷法

“淬冷法是把试样放在高温炉中,让炉温升至所要测定的温度。保温一定时间,直到试样 达到平衡状态为止。 然后将高温下的试样在水浴 (或汞浴、 油浴) 中进行突然冷却 (即淬冷) , 这样可以保持试样高温时的平衡状态不变,以便在室温下进行观察。 淬冷后的样品在偏光显微镜下进行鉴定。

   动态法的核心是晶体的状态是变化的,而静态法奇妙的将一切都保留下来,让我们可以用最简单直接的方法观察相的变化。但保留某一温度下晶体的状态是不容易的,这常常工作量巨大。能否很好地保留高温下的状态,也是这一方法成功与否的关键。而且,即使是淬冷,我们也无法保证在这一过程中,相不会悄然发生变化。所以,要是能在高温下直接观测,其准确度也会大大提高,笔者确信新的实验技术已经开始优化这些问题了。

                                                                 (待补充) 

                                     

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