液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)滯后性的測(cè)定與模擬.pdf

1、鑄造、焊接和粉末冶金等金屬材料的制備過程中都涉及一個(gè)凝固相變過程。對(duì)這類材料來說，液態(tài)金屬凝固時(shí)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是決定其凝固組織和性能的一個(gè)重要因素。雖然人們對(duì)液態(tài)金屬熔體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的研究，但是，國內(nèi)外的研究主要集中在熔體在一定溫度下的結(jié)構(gòu)及其隨溫度的變化上，未見有溫度變化后其結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化規(guī)律研究。本文主要研究熔體溫度變化后，其電阻率、液態(tài)微觀結(jié)構(gòu)和形核過冷度隨時(shí)間的變化規(guī)律。取得的主要研究結(jié)果主要有： 采用四電極法連續(xù)升

2、降溫和非連續(xù)升降溫后過熱和過冷液態(tài)錫的電阻率進(jìn)行了測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)溫度變化后液態(tài)錫的電阻率隨保溫時(shí)間的延長而發(fā)生變化。溫度快升后，液態(tài)錫的電阻率隨保溫時(shí)間的延長而減小，溫度快降后，液態(tài)錫的電阻率隨保溫時(shí)間的延長而增大。這說明錫熔體結(jié)構(gòu)的變化滯后其溫度的變化。在連續(xù)升降溫過程中，在同一溫度下液態(tài)錫在升溫過程中的電阻率大于其在降溫過程中的電阻率，這與溫度快變后液態(tài)錫電阻率隨時(shí)間的變化規(guī)律是一致的。 在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用分子動(dòng)力學(xué)模擬了溫度

3、降低后液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)溫度變化后原子間距的變化亦存在滯后性，但這一滯后時(shí)間僅為0．0001微秒，遠(yuǎn)小于液態(tài)金屬電阻率隨溫度變化的滯后時(shí)間。這說明，金屬液電阻率的滯后性與原子間距的變化無關(guān)。 采用過冷度法研究了過熱的鉍熔體降溫后的保溫時(shí)間與形核過冷度的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鉍的形核過冷度隨降溫后保溫時(shí)間的延長而減小。同樣得到，液態(tài)金屬溫度變化后其結(jié)構(gòu)不能同步達(dá)到其對(duì)應(yīng)溫度的平衡狀態(tài)，而是存在時(shí)間的滯后性。根據(jù)液態(tài)金屬原子團(tuán)尺