Ga-Sb合金熔體的密度、黏度特性研究.pdf

1、合金熔體的液態(tài)結(jié)構(gòu)和性能對其所形成的固體材料的結(jié)構(gòu)和性能有著重要的影響，有關(guān)熔體結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)的研究主要集中在密度、黏度和表面張力等方面，黏度和密度是液態(tài)金屬最敏感的物理性質(zhì)之一，合金熔體微觀結(jié)構(gòu)的變化會(huì)引起敏感物性的變化。合金熔體結(jié)構(gòu)及其物理性質(zhì)的研究具有十分重要的意義。 本文采用HGWX-B型高溫熔體物性測量儀、回轉(zhuǎn)振動(dòng)式高溫熔體黏度測量儀、差示掃描量熱儀和掃描電鏡等試驗(yàn)儀器研究了半金屬Ga、Sb和Ga-Sb合金的密度、黏度和

2、快速凝固組織，揭示了合金熔體的密度、黏度隨溫度變化的規(guī)律，探討了密度與黏度的關(guān)系及其兩者與熔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，同時(shí)還探討了熔體結(jié)構(gòu)的演變機(jī)理。 本文采用改進(jìn)的阿基米德法系統(tǒng)的測量了Sb熔體、Ga熔體和Ga-Sb合金熔體的密度-溫度特性。試驗(yàn)結(jié)果表明:熔體Ga的密度先隨溫度的升高而增加，而在液相線溫度以上大約50℃時(shí)出現(xiàn)最大值6.086g/cm3,并且出現(xiàn)最大值后密度隨溫度升高而減小，Ga熔體的DSC曲線上在40℃左右出現(xiàn)熱效應(yīng)峰

3、。熔體Sb的密度隨溫度的升高呈線性變化，與其他試驗(yàn)者所測密度數(shù)值相差不大，熔體Sb的體積膨脹系數(shù)隨溫度的升高線性增加，數(shù)值變化幅度較小，溫度系數(shù)為5.81×10-4g/cm3K。 本試驗(yàn)對Ga7Sb93、Ga30Sb70和Ga36.5Sb63.5合金熔體的密度進(jìn)行了測定。合金Ga7Sb93在整個(gè)測試溫度區(qū)間，密度與溫度近似呈線性變化，其擬合方程為:p=7.90-6.23×10-4T， Ga7Sb93熔體的體積膨脹系數(shù)隨溫度升高是

4、連續(xù)而且近似線性變化的。而合金Ga36.5Sb63.5和Ga30Sb70熔體密度與溫度之間的關(guān)系曲線都類似純Ga熔體，合金熔體密度在熔點(diǎn)附近都是先上升后單調(diào)下降，最大值一般都出現(xiàn)在熔點(diǎn)以上附近的溫度范圍內(nèi)。Ga30Sb70在液相線溫度以上大約750℃時(shí)密度達(dá)到最大6.450g/cm3，隨后密度隨溫度變化近似成線性關(guān)系，溫度系數(shù)為7.58x10-5gcm-3/℃。Ga36.5Sb63.5在液相線溫度以上大約740℃時(shí)密度達(dá)到最大6.075

5、g/cm3，溫度系數(shù)為5.85x10-4gcm-3/℃。Ga7Sb93熔體的DSC曲線上除了熔化吸熱峰以外沒有其它熱效應(yīng)峰的出現(xiàn)，Ga36.5Sb63.5熔體的DSC曲線在大約750℃出現(xiàn)熱效應(yīng)峰。 根據(jù)黏度計(jì)算公式將本試驗(yàn)所測的密度代入，所測的黏度值與根據(jù)線性公式計(jì)算的密度測量的黏度值變化不大，數(shù)值保持一致趨勢。從Ga、sb和Ga-Sb合金熔體的黏度與溫度的變化關(guān)系可以看出，在整個(gè)溫度測試范圍內(nèi)，黏度基本上符合Arrheniu

6、s公式，不同的是黏度曲線不是連續(xù)變化的。純Ga熔體的黏度在大約180℃出現(xiàn)異常變化。密度雖是黏度測量的基本參數(shù)，但是密度的異常變化并沒有在黏度上反映出來。純Sb熔體、Ga7Sb93和Ga30Sb70合金熔體的黏度隨著溫度地降低而增大，而Ga36.5Sb63.5熔體的黏度在大約830℃之間出現(xiàn)異常變化，將熔體的黏度曲線分為兩個(gè)溫度區(qū)間，即低溫區(qū)和高溫區(qū)?？焖倮淠碌哪探M織形態(tài)與熔體的黏度大小有關(guān)系，凝固組織中相分布越均勻，熔體的黏度相對