磁場條件下金屬熔體粘滯性的研究.pdf

1、金屬熔體的粘滯性是表征熔體微觀結(jié)構(gòu)的敏感物理量。熔體的粘滯性與熔體的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，研究熔體粘度對于研究與液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)相關(guān)的基礎(chǔ)科學(xué)和科技應(yīng)用有非常重要的意義。
　　鋁、銦、錫、鉍及其合金是重要的工業(yè)金屬，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。本文以這些金屬單質(zhì)及其合金為研究對象，利用帶水平磁場的高溫熔體粘度儀，測量了不同熔體在不同磁場強(qiáng)度下的粘度，探討了熔體的粘度與磁場強(qiáng)度以及自身結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，為液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)研究奠定了實驗基礎(chǔ)。

2、　　研究表明，在磁場條件下，純金屬單質(zhì)熔體的粘度隨著溫度的升高而降低，且符合Arrhenius公式;在水平磁場條件下，所有熔體的粘度都變大。金屬在熔融狀態(tài)下可以認(rèn)為熔體是由金屬陽離子與核外的自由電子構(gòu)成。當(dāng)溫度較高時，金屬陽離子會在磁場中做切割磁感線的熱運動，會受到洛倫茲力，造成運動狀態(tài)的改變，從而導(dǎo)致熔體粘度的增加;在相同過熱溫度下，磁場強(qiáng)度越高，熔體粘度值越大，其中純鋁熔體的粘度值增加的最大。由于鋁原子的質(zhì)量較小，而且在熔體中完全變

3、成鋁離子，而錫鉍熔體里面則含有共價鍵，不能完全變成金屬陽離子，從而使處于磁場下錫鉍熔體粘度的變化程度沒有鋁熔體粘度的變化大;同時在磁場條件下，金屬熔體的粘滯激活能也變大。
　　無磁場條件下，相同原子比的鋁鈷合金與鋁硅合金熔體的粘度變化規(guī)律遵循Arrhenius方程;在磁場條件下仍然遵循此種規(guī)律，并且粘度值都隨著磁場強(qiáng)度的增加而變大。但是在無磁場以及低磁場強(qiáng)度條件下，鋁硅合金熔體的粘度小于鋁鈷合金熔體;在高磁場強(qiáng)度條件下，鋁硅合金熔

4、體的粘度大于鋁鈷合金熔體的粘度。在低磁場強(qiáng)度下，熔體的粘度主要是受溫度以及金屬性質(zhì)的影響，而在磁場強(qiáng)度較高情況下，熔體已經(jīng)變成離子熔體，在磁場中受到洛倫茲力影響，運動狀態(tài)發(fā)生改變，硅粒子的質(zhì)量較輕，因此鋁硅合金粘度增大比較明顯。
　　鋁硅合金熔體粘度隨磁場增大的程度大于鋁鈷合金，因此，鋁硅合金熔體粘度受磁場的作用更大。同時，在磁場中，合金熔體的指前因子以及粘滯激活能變大，從另一方面論證了磁場對合金熔體的粘滯性有顯著的影響，使熔體的