淬冷法研究相平衡
一、目的意义：
在实际生产过程中，材料的烧成温度范围、升降温制度，材料的热处理等工艺参数的确定经常要用到专业相图。相图的制作是一项十分严谨且非常耗时的工作。淬冷法是静态条件下研究系统状态图(相图)最常用且最准确的方法之一。掌握该方法对材料工艺过程的管理及新材料的开发非常有用。
本实验的目的：
（1）从热力学角度建立系统状态(物系中相的数目，相的组成及相的含量)和热力学条件(温度，压力，时间等)以及动力学条件(冷却速率等)之间的关系；
（2）掌握静态法研究相平衡的实验方法之一——淬冷法研究相平衡的实验方法及其优缺点；
（3）掌握浸油试片的制作方法及显微镜的使用，验证Na20—SiO2系统相图。
二、基本原理
从热力学角度来看，任何物系都有其稳定存在的热力学条件，当外界条件发生变化时，物系的状态也随之发生变化。这种变化能否发生以及能否达到对应条件下的平衡结构状态，取决于物系的结构调整速率和加热或冷却速率以及保温时间的长短。 淬冷法的主要原理是将选定的不同组成的'试样长时间地在一系列预定的温度下加热保温，使它们达到对应温度下的平衡结构状态，然后迅速冷却试样，由于相变来不及进行，冷却后的试样保持了高温下的平衡结构状态。用显微镜或X—射线物相分析，就可以确定物系相的数目、组成及含量随淬冷温度而改变的关
系。将测试结果记人相图中相应点的位置，就可绘制出相图。
由于绝大多数硅酸盐熔融物粘度高，结晶慢，系统很难达到平衡。采用动态方法误差较大，因此，常采用淬冷法来研究高粘度系统的相平衡。
淬冷法是用同一组成的试样在不同温度下进行试验。样品的均匀性对试验结果的准确性影响较大。将试样装入铂金装料斗中，在淬火炉内保持恒定的温度，当达到平衡后把试样以尽可能快的速度投入低温液体中(水浴，油浴或汞浴)，以保持高温时的平衡结构状态，再在室温下用显微镜进行观察。若淬冷样品中全为各向同性的玻璃相，则可以断定物系原来所处的温度(T1，)在液相线以上。若在温度(T2)时，淬冷样品中既有玻璃相又有晶相，则液相线温度就处于T1和T2之间。若淬冷样品全为晶相，则物系原来所处的温度(T3)在固相线以下。改变温度与组成，就可以准确地做出相图。
淬冷法测定相变温度的准确度相当高，但必须经过一系列的试验，先由温度间隔范围较宽作起，然后逐渐缩小温度间隔，从而得到精确的结果。除了同一组成的物质在不同温度下的试验外，还要以不同组成的物质在不同温度下反复进行试验，因此，测试工作量相当大。
三、实验器材：
高温电炉、视频显微镜、照相机、电子天平、火钳、托盘、纯碱、硼酸、二氧化硅等
四、测试步骤：
1、称量Na20、H3BO3(B2O3.3H2O) 、SiO2总10克按3：3：4进行
配料；
2、将配料混合均匀，不能成团，将该原料制成玻璃以得到组成均匀的样品。
3、先将高温电炉设定定温度至960℃，然后按6℃/分钟进行升温，并记录升温时间；
4、温度到960℃后保温1小时；
5、快速地将产品从高温炉中取出，让样品掉入水中淬冷。
6、观察产品淬冷后的现象，进行成像并分析
7、取出淬冷后的试样，在捣碎器里研成粉末,不能研磨,在视频显微镜下观察有无晶体析出，并与相图相比较。
8、记录观察结果，写出实验报告。
五、思考题：
本实验为什么要加硼酸？硼酸在实验中取什么作用？
硼酸大量用于玻璃（光学玻璃、耐酸玻璃、耐热玻璃、绝缘材料用玻璃纤维）工业，可以改善玻璃制品的耐热、透明性能，提高机械强度，缩短溶融时间。在搪瓷、陶瓷业中，用以增强搪瓷产品的光泽和坚牢度，也是釉药和颜料的成份之一。在医药工业、冶金工业中作添加剂、助溶剂，特别是硼钢具有高硬度和良好的轧延性，以代替镍钢。硼酸有防腐性，可做防腐剂，如木材
防腐。在金属焊接、皮革、照相等行业以及染料、耐热防火织物、人造宝石、电容器、化妆品的制造方面都用到它，还可作杀虫剂和催化剂用。在农业上作含硼微量元素肥料，对许多作物有肥效，可提高油菜籽的含油率。由硼酸可制造多种硼化物，广泛用于国防和其他工业部门和科研单位。
B2O3在玻璃和玻纤的制造中扮演着助熔剂和网络形成体的双重角色。例如，在玻纤生产中经可降低熔融温度从而有助于拉丝。一般来讲，B2O3可以降低粘度、控制热膨胀、阻止失透、提高化学稳定性、提高抗机械冲击和热冲击能力。
在要求钠含量较低的玻璃生产中硼酸常常与钠硼酸盐（如五水硼砂或无水硼砂）混合使用以调节玻璃中的钠硼比。这对硼硅酸盐玻璃来说很重要，因为氧化硼在低钠高铝的情况下表现为良好的助溶性。
对于陶瓷、搪瓷釉料，氧化硼是很好的助熔剂和网络形成体。它可形成玻璃（在低温时），提高坯釉适应性，降低粘度和表面张力，提高折射率，提高机械强度，耐久性耐磨性，它是无铅釉的重要组成。高硼熔块熟化快，形成光滑釉面的速度快，有利于着色。在快速烧成釉面砖熔块中，B2O3以硼酸引入，以保证低钠含量的要求。
六、注意事项：
1、样品制备一定要混合均匀；
2、在炉子升温过程中严禁靠近电炉；
3、从高温炉中取样品一定要胆大心细，带手套。
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