水平磁場(chǎng)下金屬熔體粘滯性研究.pdf

1、金屬熔體的粘度體現(xiàn)了金屬熔體中原子的運(yùn)動(dòng)，直觀反映了金屬熔體的流動(dòng)性，進(jìn)而可以表現(xiàn)出金屬熔體中的傳熱與傳質(zhì)，因此，通過(guò)研究金屬熔體的粘度有利于深入把握金屬熔體的凝固行為，調(diào)控金屬熔體的成型能力，以獲得高性能的成型金屬;金屬熔體的粘度可以從宏觀上表現(xiàn)液態(tài)金屬微觀結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，因此，通過(guò)研究金屬熔體的粘度可以分析液態(tài)金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化;金屬熔體粘度與溫度的變化率就是金屬熔體的脆性，而脆性與合金的非晶形成能力直接相關(guān)，因此，金屬熔體的粘度可以預(yù)

2、判合金的非晶形成能力。金屬熔體粘度的研究對(duì)于熔融金屬的基礎(chǔ)理論研究和科學(xué)應(yīng)用都具有十分重要的指導(dǎo)意義。
　　金屬鎵是一種低熔點(diǎn)的耐腐蝕性極好的半金屬材料。鎵合金作為一種半導(dǎo)體材料，在微波通信行業(yè)，磁性材料，太陽(yáng)能電池，醫(yī)學(xué)以及光電工業(yè)等各個(gè)方面均具有非常廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，鎵合金作為一種新型材料在諸多領(lǐng)域均有較大的應(yīng)用前景。本文以鎵基合金熔體為主要的研究對(duì)象，并用附帶水平磁場(chǎng)的高溫熔體粘度儀研究了磁場(chǎng)對(duì)金屬熔體粘度的影響，建立定量

3、描述磁場(chǎng)與金屬熔體粘度之間的理論模型;探索磁場(chǎng)對(duì)Ga基金屬熔體非晶形成能力的影響;并利用分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算了Ga基金屬熔體結(jié)構(gòu)，探索磁場(chǎng)對(duì)金屬熔體粘度的影響機(jī)制，從微觀原子角度解釋磁場(chǎng)下金屬熔體粘度變化的原因，為液態(tài)金屬的理論研究奠定了基礎(chǔ)。
　　研究表明，Sn97Fe3、 Sn94Fe6、 Sn95Co5、 Sn95Mn5、 Al97Ni3、 Al92Ni8、 Ga98Fe2以及Ga98Cr2等金屬熔體的粘度在磁場(chǎng)下均隨著溫度的

4、升高而減小，且都符合Arrhenius公式，指前因子隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而不斷增加;它們的粘度在磁場(chǎng)下都符合二次函數(shù)式ηB=η+2H/πΩ B2，金屬熔體在磁場(chǎng)下的粘度正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度的平方。
　　Ga80Fe20，Ga80Co20，Ga80Ni20以及Ga80Cr20合金熔體在水平磁場(chǎng)下的粘度均符合Arrhenius公式，隨著溫度的升高而不斷減小;并且隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加;它們的過(guò)熱脆性隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加先減小后增大，最后再減小

5、，這是由磁場(chǎng)對(duì)熵的影響以及磁力的影響共同決定的;不加磁場(chǎng)時(shí)，Ga80Fe20，Ga80Co20，Ga80Ni20以及Ga80Cr20合金熔體的過(guò)熱脆性隨著各個(gè)熔體的液相線溫度升高而減小;在Ga80Ni20和Ga80Cr20合金熔體中，過(guò)熱脆性值較小，而Ga80Fe20和Ga80Co20合金熔體中，過(guò)熱脆性較大。
　　用分子動(dòng)力學(xué)模擬的方法計(jì)算了Ga80Fe20，Ga80Co20，Ga80Ni20以及Ga80Cr20合金熔體的液態(tài)結(jié)