Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Έλεγχος Ποιότητας και Τεχνολογία Δομικών Υλικών Εργαστηριακό Μέρος Ενότητα 3: Θεριμκή Ανάλυση - Διαγράμματα Φάσεων Κραμάτων Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Περιεχόμενα Ενότητας Όργανα - Υλικά Πειραματική Διάταξη Θερμοηλεκτρικό Φαινόμενο Επεξεργασία Μετρήσεων 4

5 Πειραματικό Μέρος 5

6 Όργανα - Υλικά -1 Χωνευτήρια με ποσότητα κράματος (Sn/Pb) ή καθαρού μετάλλου (Sn) / (Pb) Τρίποδας Λύχνος υγραερίου Ψηφιακό θερμόμετρο Θερμοζεύγος (NiCr/Ni) Λαβίδα Χρονόμετρο 6

7 Όργανα - Υλικά -2 Το χωνευτήριο με το στερεοποιημένο κράμα (ή μέταλλο) τοποθετείται με τη βοήθεια της λαβίδας στον τρίποδα. Καταγράφεται ο κωδικός του χωνευτηρίου. Το κράμα (μέταλλο) θερμαίνεται μέχρι τήξεως και μετά την τήξη η θέρμανση συνεχίζεται για 3 min τουλάχιστον. Ο λύχνος σβήνεται και το θερμοζεύγος βυθίζεται στο τηγμένο κράμα (μέταλλο). Τη χρονική στιγμή t=0 καταγράφεται η θερμοκρασία και ταυτόχρονα τίθεται σε λειτουργία το χρονόμετρο. Ανά 5 sec καταγράφεται η πτώση της θερμοκρασίας έως ότου το κράμα (μέταλλο) φθάσει σε θερμοκρασία περιβάλλοντος. 7

8 Όργανα - Υλικά -3 Στη συνέχεια ο λύχνος ανάβει και θερμαίνεται το κράμα (μέταλλο) μέχρι τήξεως, έτσι ώστε το θερμοζεύγος να αποσπασθεί από το στερεοποιημένο κράμα. Απομακρύνεται με τη λαβίδα το χωνευτήριο από τον τρίποδα και τοποθετείται νέο χωνευτήριο με κράμα διαφορετικής σύστασης (μέταλλο). Προσοχή! Όλες οι μετακινήσεις των χωνευτηρίων γίνονται με τη λαβίδα. 8

9 Πειραματική Διάταξη θερμοζεύγος αντισταθμιστικός αγωγός Ψηφιακό θερμόμετρο κράμα λύχνος χρονόμετρο 9

10 Θερμοηλεκτρικό Φαινόμενο Για την μέτρηση της θερμοκρασίας στην κατασκευή των καμπυλών ψύξης χρησιμοποιούμε ηλεκτρονικά θερμόμετρα. Τα ηλεκτρονικά θερμόμετρα βασίζονται στο θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Ονομάζεται θερμοηλεκτρικό φαινόμενο το φαινόμενο κατά το οποίο αναπτύσσεται ηλεκτρική τάση (διαφορά δυναμικού) στα άκρα συστήματος δύο διαφορετικών μετάλλων που βρίσκονται σε επαφή. Η τάση αυτή αυξάνεται όταν ανέρχεται η θερμοκρασία στην περιοχή της επαφής των δύο μετάλλων. Το σύστημα των δύο μετάλλων λέγεται θερμοστοιχείο. Το ζεύγος των δύο μετάλλων μαζί με το βολτόμετρο, βαθμονομημένο σε κλίμακα θερμοκρασιών, αποτελούν το ηλεκτρικό ή ηλεκτρονικό θερμόμετρο. 10

11 Επεξεργασία Μετρήσεων -1 Για τον καθαρό Pb (ή τον καθαρό Sn) και για ένα κράμα άγνωστης % περιεκτικότητας κατασκευάζεται σε μιλιμετρέ χαρτί η καμπύλη της μεταβολής της θερμοκρασίας σε συνάρτηση με το χρόνο (καμπύλες ψύξης), T( C) = f(t, sec) με άξονες (Χ) = χρόνος, (Υ) = θερμοκρασία. Κάθε αλλαγή στις καμπύλες ψύξης (π.χ. σταθεροποίηση θερμοκρασίας, αλλαγή κλίσης), αποτελεί μια κρίσιμη θερμοκρασία. Από τα προηγούμενα διαγράμματα βρίσκονται όλες οι κρίσιμες θερμοκρασίες, όπως το σημείο τήξης του Pb (ή Sn) ή οι θερμοκρασίες έναρξης και λήξης της πήξης του κράματος. 11

12 Επεξεργασία Μετρήσεων -2 Από το διάγραμμα φάσεων του κράματος Sn-Pb και μετά τις απαραίτητες διορθώσεις στις θερμοκρασίες (αν απαιτούνται), προσδιορίζεται η % κ.β. χημική σύσταση του κράματος. Υπολογίζονται το είδος των φάσεων, η χημική τους σύσταση και η % αναλογία τους για χαρακτηριστικές θερμοκρασίες κατά τη ψύξη του κράματος (π.χ. 300 C, 200 C, C, C, 25 C). 12

13 Τέλος Ενότητας 13