Cu-Sn合金熔體粘度的實驗與理論研究.pdf

1、金屬熔體的粘滯性是液態(tài)金屬原子遷移的一種表現(xiàn)，是原子間結(jié)合力大小的反映，是熔體的重要物理性質(zhì)之一。液態(tài)金屬的粘度是對金屬熔體結(jié)構(gòu)十分敏感的性質(zhì)，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。 Cu-Sn合金作為一種傳統(tǒng)的工業(yè)合金，具有優(yōu)異的電性能、機(jī)械性能、物理和化學(xué)性能等，它在工業(yè)、醫(yī)療、新材料等方面發(fā)揮著重要的作用。本文以Cu-Sn合金為主要研究對象，利用高溫熔體粘度測量儀以及附帶水平磁場的高溫

2、熔體粘度測量儀研究了合金熔體的粘度與相圖、磁場強(qiáng)度之間的關(guān)系，討論了熔體粘度與熔體結(jié)構(gòu)、溫度、磁場條件的相關(guān)性，并以統(tǒng)計力學(xué)模型為基礎(chǔ)，探討了多元組分的粘度模擬，在提出多元合金熔體粘度的數(shù)學(xué)模型方向上進(jìn)行了初步研究工作。 實驗研究發(fā)現(xiàn)：Cu-Sn合金熔體的粘度都呈現(xiàn)出隨著溫度的升高而減小的趨勢，且符合Arrhenius公式；在相同過熱度下純Cu的粘度值要高于純Sn的粘度值；與Cu-Sn相圖相對比，在相同過熱度下，粘度曲線在相β附

3、近有一個向上的凸起，粘度值在相β(Cu<,5>Sn)附近較大，并在Cu-25wt.﹪Sn合金處達(dá)到最大值；同時，粘度隨溫度的平均變化速率也是在含Sn量20wt.﹪-40wt.﹪之間較快，最大值出現(xiàn)在Cu-25wt.﹪Sn。 在水平磁場條件下，純Cu和Cu-10wt.﹪Sn合金熔體的粘度隨溫度的降低而增大，且符合Arrhenius關(guān)系式；純Cu熔體中Sn原子的加入使粘度活化能和指前因子有很明顯的變化；純Cu和Cu-10wt.﹪Sn

4、合金熔體的粘度隨著磁場強(qiáng)度的升高而增大；無論是在相同的磁場條件下粘度對溫度的依賴性，還是在相同的過熱度下粘度對磁場強(qiáng)度的依賴性，外界磁場對純Cu的影響都大于對Cu-10wt.﹪Sn合金熔體的影響。 結(jié)合S.Morioka的粘度模型以及Chou的熱力學(xué)通用幾何模型推導(dǎo)了新的粘度預(yù)測模型。該模型可由純組元的動力學(xué)粘度值及二元系的熱力學(xué)數(shù)據(jù)預(yù)測三元系的粘度。通過Cu-Sn合金熔體和Au-Ag-Cu三元合金熔體粘度的實驗數(shù)據(jù)驗證了該模型