水平磁場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，直觀反映了金屬熔體的流動性，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，太陽能電池，醫(yī)學(xué)以及光電工業(yè)等各個方面均具有非常廣泛的應(yīng)用。近年來，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象，并用附帶水平磁場的高溫熔體粘度儀研究了磁場對金屬熔體粘度的影響，建立定量

3、描述磁場與金屬熔體粘度之間的理論模型;探索磁場對Ga基金屬熔體非晶形成能力的影響;并利用分子動力學(xué)模擬計(jì)算了Ga基金屬熔體結(jié)構(gòu)，探索磁場對金屬熔體粘度的影響機(jī)制，從微觀原子角度解釋磁場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，指前因子隨著磁場強(qiáng)度的增加而不斷增加;它們的粘度在磁場下都符合二次函數(shù)式ηB=η+2H/πΩ B2，金屬熔體在磁場下的粘度正比于磁場強(qiáng)度的平方。
　　Ga80Fe20，Ga80Co20，Ga80Ni20以及Ga80Cr20合金熔體在水平磁場下的粘度均符合Arrhenius公式，隨著溫度的升高而不斷減小;并且隨著磁場強(qiáng)度的增加而增加;它們的過熱脆性隨著磁場強(qiáng)度的增加先減小后增大，最后再減小

5、，這是由磁場對熵的影響以及磁力的影響共同決定的;不加磁場時，Ga80Fe20，Ga80Co20，Ga80Ni20以及Ga80Cr20合金熔體的過熱脆性隨著各個熔體的液相線溫度升高而減小;在Ga80Ni20和Ga80Cr20合金熔體中，過熱脆性值較小，而Ga80Fe20和Ga80Co20合金熔體中，過熱脆性較大。
　　用分子動力學(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)