液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)演變及等效磁導(dǎo)率變化的相關(guān)研究.pdf

1、根據(jù)電磁感應(yīng)的基本原理，設(shè)計了可連續(xù)實時測量液態(tài)金屬在降溫過程中等效磁導(dǎo)率隨溫度變化的金屬等效磁導(dǎo)率測量儀。本文主要對金屬等效磁導(dǎo)率測量儀進(jìn)行理論分析，并測量不同液態(tài)金屬在降溫過程中等效磁導(dǎo)率的變化，探討金屬結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變與等效磁導(dǎo)率變化之間的關(guān)系。這將為研究金屬的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變提供一種新的途徑，特別是對液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)研究具有重要意義。同時，利用等效磁導(dǎo)率、高溫熔體粘度、液態(tài)X射線衍射等為主要實驗手段，對液態(tài)金屬Pb、Sn以及部分Cu-Sn合金熔體

2、的微觀結(jié)構(gòu)演變過程進(jìn)行研究。 在考慮了交變磁場下導(dǎo)電材料內(nèi)渦流對于磁場的影響后，提出等效磁導(dǎo)率的概念--由磁導(dǎo)率感應(yīng)的磁場與渦流產(chǎn)生的反作用磁場疊加以后，樣品內(nèi)實際磁感應(yīng)強度與外加磁場的比值。通過對金屬等效磁導(dǎo)率測量儀的理論分析，獲得儀器的輸出電壓信號與材料等效磁導(dǎo)率之間的關(guān)系式。并且指出對于不同的材料，等效磁導(dǎo)率變化表示的意義不同：對于鐵磁性材料，它的變化主要反映材料磁導(dǎo)率的變化；對于非鐵磁性材料，它的變化主要反映其電導(dǎo)率的變

3、化。 利用等效磁導(dǎo)率測量儀測量了鐵磁性材料Co79.5Sn20.5合金以及非鐵磁性材料Cu75Sn25合金在降溫過程中等效磁導(dǎo)率隨溫度的變化情況，發(fā)現(xiàn)對于不同的材料，其在液態(tài)、凝固過程以及固態(tài)中的各種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變在等效磁導(dǎo)率的變化曲線上都有相應(yīng)的突變。這個實驗結(jié)果說明材料在液態(tài)、凝固過程以及固態(tài)下的不同結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變都可以用等效磁導(dǎo)率的變化來表征。 利用等效磁導(dǎo)率、粘度、密度及DSC熱量等實驗手段，研究在降溫過程中液態(tài)金屬Pb的結(jié)

4、構(gòu)演變。在降溫過程中，熔體Pb的各種物理性質(zhì)在近似的溫度點都存在不連續(xù)變化點。利用液態(tài)X射線衍射儀測量其結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)其相關(guān)半徑在相近的溫度也存在相應(yīng)的突變。這說明液態(tài)金屬Pb在物性突變溫度附近發(fā)生了微觀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。這個結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變主要是由于其內(nèi)部的短程有序結(jié)構(gòu)重新排列組合，形成了有序度較高的短程有序結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了fcc、hcp等結(jié)構(gòu)造成的。液態(tài)金屬Sn的等效磁導(dǎo)率隨溫度的變化也存在不連續(xù)變化點，根據(jù)其等效磁導(dǎo)率的變化情況，從電子層次上

5、進(jìn)行分析，認(rèn)為這是由于熔體中共價鍵結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)造成的。在降溫過程中，Cu85Sn15合金熔體的等效磁導(dǎo)率及粘度隨溫度降低存在一個不連續(xù)變化點。Cu85Sn15合金熔體的物性變化是由于熔體中發(fā)生了短程有序到中程有序的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變造成的。而Cu65Sn35合金熔體，隨溫度降低，其等效磁導(dǎo)率及粘度均存在兩個轉(zhuǎn)變點--高溫轉(zhuǎn)變點和低溫轉(zhuǎn)變點。而在降溫過程中，由液態(tài)X射線衍射獲得的結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)半徑只在低溫轉(zhuǎn)變點明顯增大，而熔體的配位數(shù)在高溫轉(zhuǎn)變點和低溫