熔融锡、铋及其二元合金的表面张力
P对Sn-Bi合金组织与性能的影响
P对Sn-Bi合金组织与性能的影响王小京;刘彬;周慧玲;王俭辛;刘宁;李天阳【摘要】通过考察P在纯锡中的作用,探讨微量P,P/Cu/Zn对Sn-Bi基合金焊料组织、拉伸性能、形变断裂的影响.结果显示在纯锡中添加1％(质量分数,下同)P,能够提高强度、刚度,降低塑性;但仅0.1％的P会恶化Sn-Bi合金的力学性能,这和P 元素在金属基体内的存在形式以及基体组织有关.在锡基合金中,P以Sn P合金的形式分布在相界或晶界上,限制载荷作用下金属的形变扩散与转移.因此在Sn 1P合金中,分布在β-Sn基体上的化合物,起强化作用;在Sn-Bi合金中,Sn-P化合物则加剧加载过程中的形变不匹配,成为裂纹萌生与扩展的薄弱环节,导致合金倾向于脆性断裂;最后,在加入微量P元素的基础上再进行Zn/Cu的合金化,可以改善Sn-Bi合金系列的微观组织,提高强度,增加合金最大流变应力.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2016(044)007【总页数】6页(P113-118)【关键词】微观组织;拉伸性能;断裂;P;Sn-Bi【作者】王小京;刘彬;周慧玲;王俭辛;刘宁;李天阳【作者单位】江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;华为技术有限公司坂田华为基地,广东深圳518129;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学材料科学与工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】TG425.1锡铋二元合金的共晶成分为Sn-58Bi(质量分数/%，下同)，共晶温度为138℃，属于低熔点焊料合金，可用于低温的服役条件。
在室温下共晶Sn-Bi 合金组织为Bi相和固溶约为4%Bi的Sn相组成。
在电子行业无铅化产业升级中，锡铋合金以其低熔点(适合笔记本散热热管冷却技术)、较好的热蠕变性能成为笔记本散热模组用无铅热界面材料[1-3]，伴随着封装技术的发展与表面贴装技术在不同领域的推广，锡铋合金产品已经进入汽车电子领域、太阳能光伏领域，成为LED灯管贴装用的主要无铅焊料。
实验二 锡-铋二组分合金相图
五、数据记录及处理
（1）参考值
（2）配样
（3）试管的最高温度
（4）样品随时间变化的冷却温度记录
（5）根据上表绘制步冷曲线如下
(6)在步冷曲线中找到各曲线的拐点及处理如下
（7）根据上表中液相线，固相线坐标绘制Sn-Bi二组分固液相图如下
表格使用说明：
（一）（4）黄色单元格是原始数据输入区根据自己组实际数据填写，若某组数据大于54个，则需变更函数。
步骤：t列可以按照t1列、t2列、t3列、t4列、t5列的顺序从每列的第一个数据向下填充，有多少就填多少个。
（二）（6）中的黄色单元格所填数据需要观察(5)中步冷曲线的拐点数据，步骤：将鼠标放置在各拐点处所显示的数据如下图所示，填写括号中232，其余各点一样操作
（三）如需打印该文档将黄色单元格改为无色,并且删除“表格使用说明”即红色字体。
材料的低共熔点
材料的低共熔点材料的低共熔点是指在较低的温度下两种或多种物质能够共同熔化。
这种特性使得这些材料在许多领域中具有广泛的应用，尤其是在材料科学和工程领域。
本文将介绍几种常见的具有低共熔点的材料，并探讨它们在不同领域中的应用。
1. 锡和铅合金锡和铅合金是一种常见的低共熔点材料。
锡的熔点约为232摄氏度，而铅的熔点约为327摄氏度。
当锡和铅以一定的比例混合后，其熔点将会降低，甚至可以低至183摄氏度以下。
这种合金的低熔点使得它在焊接领域中得到广泛应用。
焊接是一种常用的连接材料的方法，锡和铅合金的低共熔点使得它们能够在相对较低的温度下实现材料的连接。
2. 铋和铅合金铋和铅合金也是一种具有低共熔点的材料。
铋的熔点约为271摄氏度，而铅的熔点约为327摄氏度。
当铋和铅以一定的比例混合后，其熔点将会降低，甚至可以低至123摄氏度以下。
这种合金的低熔点使得它在制备低温制冷剂和润滑材料方面得到广泛应用。
铋和铅合金的低熔点使得它们在制冷设备和机械领域中能够承受低温环境下的工作条件。
3. 锑和铋合金锑和铋合金是一种具有极低共熔点的材料。
锑的熔点约为631摄氏度，而铋的熔点约为271摄氏度。
当锑和铋以一定的比例混合后，其熔点将会降低，甚至可以低至138摄氏度以下。
这种合金的低熔点使得它在火焰检测器和温度传感器中得到广泛应用。
锑和铋合金的低熔点使得它们能够在相对较低的温度下检测到火焰和测量温度，从而保证设备和人员的安全。
4. 铋和锑合金铋和锑合金同样具有极低的共熔点。
铋的熔点约为271摄氏度，而锑的熔点约为631摄氏度。
当铋和锑以一定的比例混合后，其熔点将会降低，甚至可以低至71摄氏度以下。
这种合金的低熔点使得它在电子器件封装材料和高温润滑材料中得到广泛应用。
铋和锑合金的低熔点使得它们能够在相对较低的温度下保护电子器件和减少摩擦损失。
在材料科学和工程领域中，低共熔点材料的应用十分广泛。
它们在焊接、制冷、润滑、火焰检测、温度传感和电子器件封装等方面发挥着重要作用。
锗酸铋熔体的热力学性质
锗酸铋熔体的热力学性质谈荣日【摘要】The surface tensions of xBi2O3-(1-x)GeO2 melts of different compositions with 0.15<x≤0.86 have been measured precisely and systematically by using the ring method. The results obtained show that from their melting points up to 1 480 K, when x≤0.40 the surface tensions of the melts increase with the increasing temperature, while x≥ 0.40 the values of the surface tension decreased with the increasing temperature. In addition, the temperature coefficients of the surface tension (dγ/dT) a nd the volume expansion coefficient (β) are calculated from the fitting curves of the surface tension and the density, respectively. The positive and negative temperature coefficients of surface tension have been observed in bismuth germanate system. We discuss further the positive temperature coefficients and a conclusion is drawn that the positive temperature coefficients of the surface tension can not been explained well only by the Gibbs adsorption rule.%采用最大拉力圆环法精确系统地测量了锗酸铋熔体体系xBi2O3-(1-x)GeO2在0.15＜x≤0.86范围内的表面张力.结果表明:当x≤0.40时,熔体的表面张力随温度的升高而增加；当x≥0.40时,熔体的表面张力随着温度的升高而减小.通过对实验数据的拟合,讨论了表面张力的温度系数dγ/dt和体积膨胀系数β等热力学性质.着重讨论了锗酸铋熔体出现的正表面张力系数,并指出单靠Gibbs吸附原理来解释表面张力的温度系数的正负问题是不够完善的.【期刊名称】《江西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(035)005【总页数】6页(P488-493)【关键词】锗酸铋熔体;表面张力;热力学性质【作者】谈荣日【作者单位】贵州大学理学院,贵州省光电子技术与应用重点实验室,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】O522+20 引言众所周知, 几乎所有的晶体都源于它们的熔体,而且熔体的热力学性质, 诸如密度ρ、表面张力γ、粘度η等, 都在很大程度上影响晶体的品质. 通常情况下, 含有2种或多种组分的熔体的物理性质随温度的升高而发生改变. 特别地, 表面张力是一个非常基本的物理量, 它在晶体生长和冶金过程中起到直接的作用. 因此, 表面张力的精确测量十分必要也相当重要.和硅酸盐一样, 锗酸盐同样属于激光晶体家族.锗酸铋体系倍受人们关注, 因为锗酸铋体系是目前开发的新型光学晶体, 其性能较其它晶体的性能更加优越, 如xBi2O3-(1−x)GeO2体系(简称BGO)中的Bi4Ge3O12(BGO23)、Bi12GeO20(BGO61)、Bi2GeO5 (BGO11)等, 其中BGO23就是一种优良的闪烁晶体[1-2],在核医学[3]、激光、石油探井等方面有着广泛的应用. BGO61也是一种极其不错的多功能晶体, 它的光折变性[4]、压电性[5]、光敏性[6]在高能物理、核物理、空间物理等方面应用广泛. 早些年前, BGO23和BGO61的密度和表面张力就有人测量过[7-8], 只是不同作者测量的数据存在着较大差异. 另外, 人们通过Monte Carlo模拟[9]和拉曼光谱[10]等方法对BGO熔体体系的结构进行了大量研究, 但很少文献讨论BGO体系的表面张力的温度系数和体积膨胀系数问题.本项工作主要是采用最大拉力圆环法精确系统地测量了锗酸铋熔体体系xBi2O3-(1−x)GeO2在0.15＜x＜0.86范围内的表面张力. 在xBi2O3-(1−x)GeO2体系各自的熔点到1 500 K的温度范围里, 研究xBi2O3-(1−x)GeO2体系的表面张力随氧化铋Bi2O3的组分比率x和温度的变化关系, 并讨论BGO体系的表面张力的温度系数dγ/dt出现正负的原因以及dγ/dt随着组分x和体积膨胀系数β变化而变化的规律.1 实验1.1 实验装置测量xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体表面张力的实验装置与史秀梅等[11]测量熔体密度的实验装置图相类似, 如图1所示. 调节实验装置4角的基座微调器,使其水平, 将铂金坩埚置于竖直放置的氧化铝管支架上, 将铂金探测球悬挂在测量精确度为0.001 g的A&D FX-200型电子秤下, 为了防止电子秤受热而增大测量误差, 外加水冷套以确保恒温. 然后用一根竖直放置的长约为46 cm、内径约为7.8 cm的SiC加热管给锗酸铋样品加热, 其加热温度最高可达1 350 ℃, 并且在竖直方向可提供4～5 cm长的恒温区(温度波动范围约为±0.5 K). 加热体温度和熔体样品温度分别由置于SiC加热管中部和坩埚外壁中部的2个Pt-13%Rh热电偶来精确测量, 热电偶由均用818控温仪来监控. 放置电子秤的托盘由步进电机驱动, 可以沿丝杠上下来回以不同的速度滑移, 当速度足够慢的时候, 铂金探测球的探头能够精确地探测到熔体表面的位置, 在探头接触液面的那一瞬间,电子秤读数发生突然变化, 通过这个突然变化的波动值设定合理的临界示数, 只要在探测球下降和提拉过程中,电子秤的示数的波动范围超过了预设值, 电机会自动停止, 从而准确记录相关位置. 实验中, 通过计算机程序可以调节电子秤的移动速度, 在探测球远离液面时, 采用最快移动速度2 mm/s. 当探测球接近液面和从液面缓慢提升时, 采用最慢的移动速度0.02 mm/s以准确找到液面位置.实验中使用的坩埚内径为4.5 cm, 高为4.2 cm;探测体由图1的探测球改为图2所示的铂金圆环, 其直径为1.5 cm, 铂金丝的直径为0.05 cm. 特别值得一提的是, 实验中尽可能要保持圆环水平, 否则测量的表面张力数值误差很大; 另外, 探测圆环上加了质量大约为38 g的铂金块, 目的是使圆环容易浸入熔体而减小热对流的影响. 图1 表面张力测量的实验装置图图2 测量表面张力的探测圆环1.2 实验原理采用最大拉力圆环法[12]测量xBi2O3-(1[11]x)GeO2体系熔体的表面张力. 根据最大平衡力原理得到表面张力计算公式为其中Fmax为拉起圆环时的最大平衡力, f为Harkins-Jordan因子, 其数值可以从文献[13]中查获, D0为铂金圆环在室温25 ℃时的直径(D0=17 mm), d0为铂金丝在室温25 ℃时的半径, V为圆环拉起熔体的体积, α为铂金丝的线膨胀系数, ΔΤ为温度Τ与室温T0的温度差.1.3 样品制备与实验过程将高纯度Bi2O3(质量分数为99.999%)和GeO2(质量分数为99.999%)以合适的摩尔比例均匀混合产生实验需要的不同锗酸铋样品(其中BGO23单晶来自中国科学院上海硅酸盐研究所). 所有的样品均以6 ℃/min的速率被加热到至1 500 K左右, 恒温10 h, 然后缓慢冷却备用, 这样可以除去熔体内的气泡和水分.实验过程在史秀梅等[15]的论文中有详细的描述.经验上往往先进行降温过程的表面张力测量, 这样可以确保熔体充分熔化. 当熔体以4 ℃/min的速率加热到熔点(约为1 500 K), 恒温8 h, 然后开始测量降温过程各温度点的表面张力; 当温度降到大约1 180 K时开始升温过程的测量, 升温速率依然保持4 ℃/min.降温和升温过程中, 每相隔20 K的温度间隔测量一次表面张力, 需要注意的是, 在测量每一温度点的表面张力之前, 使熔体保温25 min, 等到该温度点的温度几乎没有上下波动时, 再进行测量, 以确保熔体组分和温度的尽可能均一.实验中, 圆环从熔体液面以下3 mm左右向上提拉. 电子秤测得的拉力随着提拉距离的正确变化关系如图3所示. 在圆环没有接近液面时, 拉力与距离近似线性变化; 当圆环接近液面时, 拉力趋向一个最大值, 一旦圆环脱离了液面, 电子秤的示数突然减小. 比起密度的测量, 表面张力的测量要难得多,因为它受到的影响因素较多, 特别是圆环的水平问题至关重要. 如果圆环不能保持水平, 就会导致圆环平面不能同时离开液面, 这样电子秤示数不会发生突变, 针对这种情形, 需重新测量.图3 圆环质量与提拉距离的正确关系2 结果与讨论2.1 表面张力首先测量了按不同摩尔比相混合的xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体从各自熔点到1 500 K左右的不同温度点的表面张力γ, 并给出了其随着温度的变化而变化的函数关系, 如图4所示. 从图4可以看出,对不同组分的每一熔体样品, 其表面张力γ在升、降温过程中的测量结果十分吻合, 误差不超过0.06%.另外还发现, 在整个xBi2O3-(1−x)GeO2体系中不同组分样品的熔体表面张力随温度的变化关系遵循2种变化规律: (1)当x≥0.40时, 表面张力值随着温度的升高而降低; (2)当x≤0.40时, 表面张力值随着温度的升高而升高. 所有成分的表面张力与温度的函数关系用线性拟合较好, 其拟合公式如下, 相关参数和标准误差列在表1中.其中T为绝对温度, 单位为K; a、b为拟合系数(如表1).表1中b值的特征比较明显, 除了x=0.25时b为正值外, 其它组分的b值均为负值.图4 BGO体系熔体的表面张力与温度的关系实际上, 对于BGO23(全名Bi4Ge3O12)和BGO61 (全名Bi2GeO20)的热力学性质测量早有报道. 为了验证本实验结果的正确性, 选择了K. Shigematsu等[8]的测量数据进行对比, 如图5所示. 对于BGO23来说, 在其熔点1 050 ℃时的表面张力值γ=256.70 mN/m, 比K. Shigematsu等测得的结果233 mN/m高9.2%; 对于BGO61来说, 在其熔点930 ℃时的表面张力γ= 229.57mN/m, 比K. Shigematsu的结果209 mN/m高了8.5%. 比较分析还发现, K. Shigematsu等测量表面张力用的坩埚直径较小(3.6 cm)、提拉速率为0.05 mm/s, 而本实验用的坩埚直径为4.4 cm, 提拉速率为0.02 mm/s. 显然这2项是二者实验数据相差较大的主要原因, 当然分离圆环时的最大拉力测量值是否准确也是导致二者产生误差的一个因素. 不过,本文认为本实验数据相对精确, 因为本文尽可能增大坩埚尺寸以忽略边界效应, 并通过降低提拉速率来消除误差影响, 也没有发现圆环离开液面时有“不干脆”行为. 但误差不可避免, 本实验的总体误差在±1.0%左右, 主要来自于由于挥发引起成分的变化和样品粘在圆环上. 这2项误差值分别大约在±0.6%、±0.3%. 当然还有参考文献数据没有精确核对以及电子秤的测量精度也给本实验带来一定的的误差, 只不过相对较小.表1 xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体的表面张力与温度关系的拟合系数x 组分a/(mN· m−1) a的标准误差b/(10−3mN·m−1·K−1) b的标准误差0.25 Bi2O3-3GeO2 203.569 0.437 0.026 3.134E-4 0.40 Bi2O3-1.5GeO2 263.342 0.207 −0.005 1.500E-4 0.50 Bi2O3-GeO2 283.663 0.466 −0.016 3.467E-4 0.67Bi2O3-0.5GeO2 272.747 0.696 −0.020 5.278E-4 0.86 Bi2O3-0.17GeO2245.885 0.400 −0.013 2.991E-42.2 表面张力的温度系数表面张力的温度系数不是表面张力系数. 表面张力系数是在温度和压强不变情况下, 吉布斯自由能对面积的变化率, 而本文中的表面张力的温度系数(简称温度系数)是一个反映表面张力随温度变化快慢程度的物理量, 它与表面张力系数是有区别的,在晶体生长中有着特别重要的意义. 为了比较, 把xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体的表面张力和表面张力的温度系数随着Bi2O3的摩尔含量的函数变化关系展示在图6中, 图中各点的表面张力和温度系数都是在1 400 K时候测量或者计算出来的. 从图6不难看出, xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体的表面张力和表面张力的温度系数有着完全不同的变化规律. 当Bi2O3摩尔含量x从0增加到1时, xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体的表面张力γ经历一个先增大后减小的过程(图中小圆点实线所示), 而且在x=0.5时γ达到最大值(约为263 mN/m), 当然x=0和x=1的2个组分的数据分别来自W. D. Kingery和Fujino等对纯Bi2O3和GeO2的实验测量, 之所以引用是因为纯GeO2的粘度过大, 实验条件无法实验.图5 Bi4Ge3O12和Bi2GeO20熔体表面张力的比较图6 在1 400 K时, xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体的表面张力和表面张力的温度系数随Bi2O3的摩尔含量x的变化关系图相比较而言, 对于该体系的表面张力温度系数dγdT来说, 却只历经一个简单的单调函数关系.当Bi2O3摩尔含量x的增加时, dγdT是单调减小的,如图6中方点实线所示. 当x值达到大约0.40时, dγ/dT由正值变为负值. 仔细对比分析还可以发现,在x=0到x=1的范围内, BGO体系的表面张力γ变化幅度不同于温度系数dγdT. 当x≤0.50时, 表面张力γ随Bi2O3摩尔含量x的增加而表现出先减小后增加, 其变化幅度非常小, 温度系数dγdT随Bi2O3摩尔含量x的增加而快速减小; 但当x ＞0.5时, γ随x的增加而迅速减小, dγdT随x没有明显变化.根据热力学原理, 在等压条件下, 当温度升高时,液态物质的自由能是减小的, 表面张力会随之减小,换句话说, 温度系数dγdT在正常条件下应该为负值. 但是许多的实验结果证实了温度系数dγdT确实出现了正值, 如液态合金[14]、部分氧化物熔体(B2O3[15]、GeO2[16]), 以及二组分氧化物熔体[17]等.对反常的正温度系数现象, W. D. Kingery[16]曾经作出过解释, 他认为对于某些纯的金属或者氧化物熔体表面熵η与dγdT的关系为η=−dγdT , 而这些在液体表面优先取向的基团往往含有负表面熵,所以其表面张力的温度系数dγdT为正值.对于二元体系, 根据吉布斯(Gibbs)吸附原理,熔体表面经常是被具有较低表面张力的结构单元或组分所占据, 这样能够降低表面能从而使体系更加稳定. 以纯B2O3熔体为例作简单说明. 纯B2O3熔体包含2种结构基元: NW和NNW, 前者是一种硼环网状结构, 表面张力较大, 经常以[B3O6]形式存在;后者是一种非网状结构基元, 表面张力小, 经常以BO3单元存在. 在一定温度下, NNW更容易被吸附到熔体表面从而降低熔体表面能. 但是NW和NNW共存一体、相互竞争, 当温度升高时, NNW的浓度会渐渐降低, 相反NW基元浓度会慢慢升高, 而NW的表面张力较大, 自然而然就导致了熔体表面张力γ随着温度的升高而增大, 正的温度系数就这样产生了.对Bi2O3-B2O3体系[17], B2O3的表面张力比Bi2O3小, B2O3被吸附到液体表面, 但是对于这种体系, 体相的影响相对表面相较大, 仍然是Bi2O3占优势, 所以在实验中观测到Bi2O3-B2O3体系也具有正的温度系数.对于液态合金(如AuSi)也有正的温度系数, O. G. Shpyrko等[18]给出的解释是, 那些液态合金或金属的表面层原子已经结晶化, 原子的运动不如液态那样剧烈才导致正的温度系数.通过上述分析, Gibbs吸附原理在解释表面张力的温度系数的时候是有限的, 特别是对于正的表面张力系数表现欠佳. 比如O. G. Shpyrko等[19]发现在Bi43Sn57共晶合金的液相表面富集96%的Bi, 而xBi-(1−x)Sn 合金在0.1≤x≤0.9范围内的温度系数是负值, 他们认为其原因可能是在此种情况下表面张力已经不再依赖温度了.那么, 在本实验中, GeO2熔体的表面张力随着温度的升高而升高, 它本身具有正的表面张力系数,而Bi2O3熔体本身具有负的表面张力温度系数, 且在相同温度下, GeO2 的表面张力比Bi2O3的大, 根据Gibbs吸附原理, Bi2O3应该被吸附到BGO熔体的表面, 所以BGO熔体表面张力的温度系数应该为负值. 可是实验发现大约在x≤0.4时是正的表面张力温度系数, 这表明GeO2在体系表面层. 这是Gibbs吸附原理不能够解释的. 因此, 单靠Gibbs吸附原理来解释表面张力的温度系数的正负问题还是不够完善的.2.3 体膨胀系数体膨胀系数β跟表面张力的温度系数dγdT不一样, β反映的是液态体相对温度的膨胀快慢程度,体积膨胀系数β可由公式计算得到, 其中1ρ、2ρ分别是T1、T2温度下的密度.图7是在1 355和1 455 K的温度下熔体的体积膨胀系数β随表面张力的温度系数dγdT的变化关系. xBi2O3-(1−x)GeO2体系熔体的β与dγdT的关系和碱金属硅酸盐熔体很相似, 随着表面张力的温度系数的升高, 体积膨胀系数逐渐降低.图7 在1 400 K时, xBi2O3-(1-x)GeO2体系熔体表面张力的温度系数随体胀系数的变化关系3 结论本项工作采用最大拉力圆环法测量了xBi2O3-(1−x)GeO2熔体体系在0.15 ＜x≤0.86范围内的表面张力. 实验中, 每种组分的表面张力在升、降温过程中的数据测量重复性很好, 表面张力与温度的函数关系可以线性拟合. 在某一特定温度点,BGO体系的表面张力γ随Bi2O3的摩尔含量x的变化历经先增加而后减小的过程, 当x=0.50时达到最大值. 但是表面张力的温度系数dγ/dT随Bi2O3的摩尔含量x 的增加而单调减少, 当x=0.40时dγ/dT值由正变负. 对于BGO熔体体系, 表面张力小的Bi2O3应在熔体表面, 表面张力系数应该为负值, 然而, 实验结果发现当x≤0.40时体系具有正的表面张力系数, 这与Gibbs吸附原理相互矛盾. 由此说明, Gibbs吸附原理在解释表面张力的温度系数正负问题上尚不完善.另外, BGO熔体的体胀系数与表面张力的温度系数的关系完全符合普适规律: 随着表面张力的温度系数的增大, 体积膨胀系数逐渐减小.4 参考文献【相关文献】[1] Zélia S M, Ronaldo S S, Mário E G V, et al. 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低熔点合金(熔点140°)
低熔点合金(熔点140°)
低熔点合金通常指熔点较低的合金，其中一种典型的低熔点合金是"Bismuth-Tin"合金。
这类合金以其相对较低的熔点而闻名，适用于一些特殊的应用场景。
以下是一个低熔点合金的例子：
Bismuth-Tin (Bi-Sn) 合金：
1.成分：主要由铋（Bismuth）和锡（Tin）组成，可以包含其他元素，如铅、铋、铋化
合物等，以调整合金的性质。
2.熔点：通常，Bismuth-Tin 合金的熔点可以调整，但一些常见的合金在温度范围约为138°
C 到170°C。
这使得它们在相对较低的温度下即可熔化。
特性和应用：
1.低熔点：Bismuth-Tin 合金之所以被称为低熔点合金，是因为其熔点明显低于许多其他
金属合金，使其在相对较低的温度下就能够液化。
2.用途：这种合金常用于一些特殊的应用场景，如低温焊接、温度敏感元件的封装、防
锡蚀涂层等。
在电子工业和医疗器械制造中，它可能用于焊接和连接需要较低操作温度的部件。
需要注意的是，这只是低熔点合金的一个典型例子，实际上，有许多其他低熔点合金也被用于不同的应用。
二组分合金相图的绘制实验报告
二组分合金相图的绘制一、实验目的：1.通过实验，用热分析法测绘锡—铋二元合金相图。
2。
了解热分析法的测量技术与有关测量温度的方法。
二、实验原理:绘制相图常用的基本方法,其原理是根据系统在均匀冷却过程中，温度随时间变化情况来判断系统中是否发生了相变化.将金属溶解后，使之均匀冷却，每隔一定时间记录一次温度，表示温度与时间关系的曲线称为步冷曲线.若熔融体系在均匀冷却的过程中无相变，得到的是平滑的冷却线，若在冷却的过程中有相变发生，那么因相变热的释放与散失的热量有所抵偿，步冷曲线将出现转折点或水平线段，转折点所对应的温度即为相变温度。
时间（a）纯物质（b）混合物（c)低共熔混合物图1 典型步冷曲线对于简单的低共熔二元合金体系，具有图1所示的三种形状的步冷曲线。
由这些步冷曲线即可绘出合金相图。
如果用记录仪连续记录体系逐步冷却温度，则记录纸上所得的曲线就是步冷曲线。
用热分析法测绘相图时,被测体系必须时时处于或接近相平衡状态，因此体系的冷却速度必须足够慢才能得到较好的结果。
Sn-Bi合金相图还不属简单低共熔类型，当含Sn 81％以上即出现固熔体。
三、实验仪器和药品:仪器和材料：金属相图实验炉(图2），微电脑温度控制仪，铂电阻,玻璃试管，坩埚,台天平。
药品:纯锡（CR）、纯铋（CR)，石墨.四、实验步骤：1。
配制样品用感量为0.1g的托盘天平分别配制含铋量为30%、58%、80%的锡铋混合物各100g，另外称纯铋100g、纯锡100g，分别放入五个样品试管中。
2。
通电前准备①首先接好炉体电源线、控制器电源、铂电阻插头、信号线插头、接地线。
图2 金属相图实验炉接线图②将装好药品的样品管插入铂电阻，然后放入炉体.③设置控制器拨码开关:由于炉丝在断电后热惯性作用，将会使炉温上冲100℃—160℃（冬天低夏天高)。
因此设置拨码开关数值应考虑到这一点。
例如：要求样品升温为350℃，夏天设置值为170℃.当炉温加热至170℃时加热灯灭，炉丝断电，由于热惯性使温度上冲至350℃后,实验炉自动开始降温。
锑和铋在Na2CO3-NaCl二元共晶熔盐中的溶解行为
锑和铋在Na2CO3-NaCl二元共晶熔盐中的溶解行为叶龙刚;欧阳臻;胡宇杰;夏志美;肖利;陈滨【摘要】研究了金属锑和铋在Na2CO3-NaCl二元共晶熔盐中于700～1000℃温度范围内的溶解行为.溶解实验结果表明,850℃时金属锑和铋的溶解平衡可以在20 min内完成,二者的饱和溶解度分别为3.80％和1.39％;两金属的溶解度随着溶解温度的升高而增加,在1000℃时分别为4.53％和2.89％.溶解样品的XRD和SEM 表征结果说明,锑和铋不与熔盐反应,能稳定存在于熔盐中,溶解的锑和铋主要呈金属颗粒形式夹杂于熔盐中.可见,Na2CO3-NaCl熔盐可以被用作硫化锑(铋)熔炼的惰性介质.【期刊名称】《湖南工业大学学报》【年(卷),期】2018(032)005【总页数】5页(P55-59)【关键词】熔盐;溶解度;锑;铋;固硫熔炼【作者】叶龙刚;欧阳臻;胡宇杰;夏志美;肖利;陈滨【作者单位】湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲 412007;湖南工业大学冶金与材料工程学院,湖南株洲412007【正文语种】中文【中图分类】TF81 研究背景工业企业的绿色生产和节能减排是实现可持续发展的必然途径，然而传统的冶炼企业现在已经成为主要的污染源排放单位和能源高消耗单位。
有色金属，特别是重有色金属的冶炼，当前大多采用高温火法冶金技术，其提取与冶炼基本上都是通过在物料熔融状态下进行氧化还原反应，将精矿中的脉石成份转变为SiO2-FeO-CaO(MgO-Al2O3-Na2O)的熔渣。
由于火法冶金技术中的熔炼温度基本为1 200 ℃以上，因而会带来重金属挥发污染、能耗较高、设备腐蚀较大等问题，若操作条件控制不当，还会造成低浓度SO2烟气污染等[1-3]。
液态锂锡合金表面张力的初步研究
液态锂锡合金表面张力的初步研究
谢波;翁葵平
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2011(025)022
【摘要】液态锂锡合金是很有前景的能源堆液态包层氚增殖剂材料.为了对液态锂锡合金的设计、制备、纯化与输运技术提供理论支持,从表面张力基于波动性理论的方程出发,采用Gibbs方法初步建立了液态锂锡合金的表面张力方程,并开展了影响表面张力因素的计算.结果表明,液态锂锡的表面张力随合金温度的升高而降低；在稀溶液中添加表面张力较高的溶质Sn对合金的表面张力影响有限；可采用最大气泡压力方法测量液态锂锡的表面张力.
【总页数】3页(P85-87)
【作者】谢波;翁葵平
【作者单位】中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900
【正文语种】中文
【中图分类】TL64
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1.液态合金表面张力的理论计算的研究进展 [J], 唐义洲;黄灿;黄福祥;涂坚;吴保安;唐会毅;罗维凡
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第２４卷专辑
Ｖ０１．２４
Ｓｐｅｃ．Ｉｓｓｕｅ
中国稀土学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＲＡＲＥＥＡＲＴＨＳＯＣＩＥＴＹ
２００６年ｌＯ月
Ｏｃｔ．２００６
熔融锡、铋及其二元合金的表面张力
李晶，王晓强，柯家骏，范建峰，袁章福掌
（中国科学院过程工程研究所，北京１０００８０）
■耍·用静滴法测量了熔融锡、铋及其二元合金的表面张力。
分析了随温度和氧分压的不同，表面张力的变化情况。
实验结果表明，在较低的氧分压情况下，熔融纯金属锡和铋的表面张力随温度的升高呈线性减小的关系；但在氧分压较高的情况下，它们的表面张力先随温度的升高而增加，然后随温度的升高而减小。
根据热力学原理分析解释了实验结果。
在特定氧分压的情况下测量了ｓｎ－Ｂｉ（Ｘｍ＝０．４５５）合金的表面张力，其值随温度的升高有增加的趋势，并分析了导致此结果的原因。
关键诃：表面张力；熔融锡；熔融铋；锡铋合金
中图分类号：ＴＱ０１３文献标识码：Ａ文章编号：１０００－４３４３（２００６）．０１９０－０４
表面张力是熔态金属重要的热物理参数之
一，对熔态金属的结晶、相变以及晶粒生长过程
都有很大影响，在冶炼、铸造和焊接等过程起着
重要作用，熔态金属的表面张力及其温度系数的
测定一直是金属热物性研究的一项重要内容。
获
得可靠的表面张力数据，对含锡、铋的合金设计
与优化也具有重要的指导意义【ｌ￣３】。
特别是当前空间科学迅速发展，表面张力及
其温度系数则是空间条件下高性能金属材料制备
技术中的关键参数之一。
在微重力条件下，温度是影响表面张力梯度引起的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流的主要因素，熔态锡、铋及其合金的表面张力性质对研究熔态锡的Ｍａｒａｎｇｏｎｉ对流效应、推动空间材料科学的发展具有重要意义【４￣丌。
１实验
实验所用的高纯金属锡、铋及其合金（ｘｓｉ＝０．４５５）均制成圆柱体①３．５ｍｍ×３．５ｔｕｒｎ。
实验使用的装置是自行开发的数字化静滴法表面张力测定仪（如图１所示），该装置主要由样品加热熔化系统、成像系统和图形处理计算系统组成，其特点是实验过程实现数字化，摄得照片直接传输到计算机中进行图像处理和计算，省去了传统静滴法实验中的洗相、扫描和手工取点计算的步骤，减少实验过程中人为因素，使实验过程更加客观。
图１静滴法测量表面张力的装置不意图
首先用标准钢球确定成像系统的放大倍数，再将实验试样放在洁净的高纯氧化铝垫片上送入加热炉管中心位置中，调整保持试样水平放置。
升温到设定的温度熔化实验样品，恒温１５ｍｉｎ后进行摄像。
摄像时要注意灯光光源的调节，以保证所摄图片的质量。
实验摄得图像直接传输到计算机系统中进行图像处理、计算得到设定温度下的表面张力值。
整个实验过程用氩气作保护气体，通过调节镁炉温度得到氩气中不同的氧分压（只）情况。
２结果与讨论
２．１熔融锡的表面张力随温度和氧分压的变化关系
在５０５Ｋ＇－１０２３Ｋ温度范围内研究了表面张力
收稿日期：２００斛１７；修订日期：２００６－４）６－１１
基金项且：国家自然科学基金资助项目（５０４７４０４３）
作者俺介：李晶（１９７９－），女，山东济南人，博士研究生
·通讯联系．Ｋ（Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕａｎｚｌｄ＠ｈｏｍｅ．ｉｐｅ．∞．Ｃ１１）
熔融锡、铋及其二元合金的表面张力
作者：李晶， 王晓强， 柯家骏， 范建峰， 袁章福
作者单位：中国科学院过程工程研究所,北京,100080
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