合金の状態図と相図

質問

合金の状態図と相図
鉛・スズ合金の冷却曲線を作成して、
鉛ースズ系状態図の状態図を描きたいのですが、やり方がわかりません。
どなたか教えてください！

回答No.1

jamf0421 · ベストアンサー

多分もっとも単純挙動をする組み合わせと思います。
Pb純品、Sn純品、それからPbとSnのモル比を振った混合サンプルを用意します。
坩堝で昇温して融解し、これを熱電対で温度を計測しながらゆっくり放冷します。純品はそれぞれの融点で凝固が始まります。温度を時間に対してプロットすると、一旦過冷却したのち温度が凝固点まで上がり、凝固中は一定温度になるはずです。横軸に（例えば）Snをx=0にとればx=0の位置がSnのモル分率が1です。縦軸を温度とします。Snのモル分率が1のところにSnの融点がプロットされます。Pbは反対側のx=1でモル分率1になります。こちらにPbの融点がプロットされます。
あるモル比の混合物を融解させ、放冷すると、あるところで一方が凝固し始めるはずです。ここで凝固曲線（温度vs時間プロット）が折れ曲がります。その折れ曲がりの温度を当該モル分率の位置に対応させてプロットします。たとえばSnがrichの側での凝固の開始はSnの析出です。ここがプロットされます。液相がすこしずつPbがrichになるように変化します。そしてあるところ（共融点）で両方とも凝固します。そして完全凝固になるまで温度はフラットになります。
他の組成でも折れ曲がりは2箇所ですが一方（早く析出する方）が析出開始をする温度が違います。x=0あるいはx=1に近いほど、対応する純物質に近い温度でrichな成分の凝固が開始します。（凝固点降下に対応）また、共融点の折れ曲がり温度は共通です。
丁度共融混合物ならば、共融点で一気に凝固が始まるのでそこで温度曲線はフラットになります。
最初の折れ曲がりから上が液相です。共融点の温度から下は固体です。一つ目の折れ曲がり温度と、共融点の温度の間は一方の成分の固体と液体のMixです。
もし複雑な相をもつものならば、折れ曲がり箇所は他にもあったりして挙動は複雑になります。