苏ICP备112451047180号-6
铝及铝合金熔体黏度实验分析
摘要：金属熔体的黏度能够体现出熔体中原子的输运性能，是属于金属熔体的结构敏感性质。金属在液态下的相关特性会对最终的合金的性能与质量起着特别大的影响，而黏度作为金属熔体的一项敏感物理特性，能够帮助建立原子结构与合金性能相互之间的联系，所以研究金属熔体黏度的意义重大。金属材料的成型大部分都是从液态转变成固态的。金属熔体的性质和行为将对成型后的材料产生很大的影响，而金属熔体的黏度提供了理解金属熔体行为的方法。铝铁合金拥有良好的力学性能和耐腐蚀等化学特性，使得铝铁合金拥有良好的发展与应用前景。
本文利用高温磁场黏度仪，研究了纯铝以及铝铁合金在无磁场的条件下以及有磁场的情况下金属熔体的黏度对于金属熔体的黏滞性行为和特征进行了探讨。着重研究了化学成分和温度还有磁场对于金属熔体黏度的影响。根据实验结果可以看出：在无磁场的条件下，铝熔体、铝铁合金熔体的黏度都会呈现出随着温度升高而减小的趋势，并且符合阿列纽斯公式,在相同过热度下铝铁合金熔体黏度要高于铝熔体的黏度,铝铁合金凝固后的组织中会存在针状铝铁相。对凝固组织进行了X射线衍射，结果发现主要存在铝以及铁的衍射峰。在磁场条件下,纯铝熔体以及铝铁合金熔体黏度-温度的曲线仍然符合阿列纽斯公式，并且黏度会随着温度的升高而降低，纯铝熔黏度及铝铁合金熔体黏度随着磁场强度的增大而增大,磁场的强度越大,铝铁合金熔体黏度的活化能就越大。在磁场条件下，铝铁合金熔体黏度的成分关系存在异常。
关键词:黏度；铝铁合金；磁场
Experimental Analysis on Viscosity of Aluminum and Aluminum Alloy Melt
Abstract: Viscosity of the molten metal to reflect the atomic transport properties of the melt, is part of the structure of the sensitive nature of the metal melt. Correlation properties of liquid metal in the final alloy would under performance and quality plays a particularly large impact, while the viscosity as a sensitive physical properties of the metal melt, can help establish links between them and alloys atomic structure, The meaning of a major study of metal melt viscosity. Most of the metallic material are formed from the liquid to solid transition. Have a huge impact on the nature and behavior of molten metal will be after forming materials, and the viscosity of the molten metal to provide a method to understand the behavior of molten metal. Aluminum alloy has good mechanical properties and chemical properties and corrosion resistance, making aluminum alloy has good development and application prospects.
This article using high-temperature magnetic viscometer, aluminum and aluminum alloy was studied in the absence of a magnetic field of a magnetic field under the conditions and circumstances of the viscosity of the molten metal for viscous behavior and characteristics of the molten metal are discussed. Focuses on the chemical composition and temperature as well According to the experimental results can be seen: in the absence of a magnetic field, and in line with the Arrhenius equation, the degree of superheat in the same Under the aluminum alloy melt viscosity than the viscosity of molten aluminum, aluminum and iron needle-phase structure will exist after solidification of aluminum alloy. Under field conditions, the pure aluminum melt and an aluminum alloy melt viscosity - temperature curve continues to comply with the Arrhenius equation, and the viscosity decreases with increasing temperature, the melt viscosity of the pure aluminum and aluminum alloy melt viscosity with the magnetic field strength increases, the greater the intensity of the magnetic field, the activation energy of the aluminum alloy melt viscosity greater. Under field conditions, the presence of abnormal composition of aluminum alloy melt viscosity
Keyword: Viscosity；Al-Fe alloy；Magnetic field
目录
第一章 绪论
1.1金属熔体的黏度 1
1.2金属熔体黏度的研究方法 3
1.3金属熔体黏度的研究现状 7
1.4本论文研究的内容及意义 9
第二章 试验方法及其设备分析
2.1金属试样的制备 11
2.2黏度测量仪的构造、工作原理及操作方法 11
2.3高温磁场黏度测量仪 13
第三章 试验过程及分析
3.1铝铁合金熔体黏度实验分析 17
3.2微观组织观测 20
3.3XRD实验分析 21
3.4本章小结 22
结论 23
参考文献
小结
一、 绪论
1.1金属熔体的黏度
黏度是指金属熔体非常重要的结构敏感参数，涉及到了金属的各个过程,从金属的熔炼到加工成型，每一个地方都能找到黏度的身影。对于金属材料而言，金属熔体的流动性能够直接地影响材料成型的难易程度,液态金属相关数学模型的建立和金属熔体的加工过程都特别需要准确的黏度值。精确地测量黏度值能够更好地知道液态金属中质量、动量以及能量的传输过程。同时也是发展先进工艺流程的先决条件。尤其是对于铸造工艺来说，黏度可以帮助更好地理解在铸造过程中的流体力学和化学反应动力学，金属熔体的黏度也会关系到金属熔体中的气泡以及非金属夹杂物的产生。科研人员对于金属熔体黏度的研究一直都没有停止，相关方面的黏度测量技术以及相关的应用也伴随着金属熔体黏度的研究而得到进一步发展。
在金属熔体中存在某种物理的梯度时，熔体当中就会存在非平衡的输运过程。而金属的黏滞性就能用来表征金属熔体中的输运过程，反映了熔体中的原子运动状态。当一个恒定的剪切力作用在一种不可压缩的液体时，由于会受到液体对运动的阻碍作用，会在垂直于剪切力的方向上将产生一个速度梯度，液体对于运动的这种阻碍力称为黏滞力[1]。如果液体中存在相互运动时,在液体的内部就会产生一种阻碍这种运动的作用力，这是属于液体的固有特性,简称黏滞性。液态的金属同样会具有黏滞特性,把金属熔体的黏度定义为对黏滞性大小的度量。
结论
黏度是金属材料成型过程中的重要参数，而对金属冶炼来讲，黏度同样起着非常大的作用，冶炼后金属的纯度以及冶炼过程中的能源消耗等都与黏度相关。在对合金的细化处理过程中，黏度也是一个非常重要的技术参数，对黏度的测量可以了解细化过程中细化剂与合金熔体的作用机理，以及相关形貌变化与黏度之间关系，为达到细化的最优效果提供指导。本文主要研究的内容是纯铝以及铝铁合金在无磁场的条件下以及有磁场的情况下金属熔体的黏度，并对金属熔体的黏滞性行为和特征进行了探讨。着重研究了化学成分和温度还有磁场对于金属熔体黏度的影响。因为液态金属的相关性质对最终合金的性能和质量起着非常大的作用,而粘度作为金属熔体的敏感物理性质,可以帮助建立原子结构与合金性能之间的联系,所以研究金属熔体粘度意义重大。
参考文献
[1]下地光雄.液态金属[M].北京:科学出版社，1987
[2]林崇德.中国成人教育百科全书[M].海口：南海出版社 1994
[3]王克琦.柴汕机用润滑油运动黏度的测定[J].内燃机,2006
[4]孙建俊.典型二元合金熔体结构研究[D].济南:山东大学,2009
[5]陆坤权.液态物理进展概述[J].物理,1994
[6]朱纯傲.金属熔体扩散的研究进展[J].中国科学:物理学力学天文学,2012
[7]冼爱平.液态金属的物现性能[M]. 北京:科学出版社,2006
[8]川田裕郎.黏度[M].北京：计量出版社
[9]陈惠钊.黏度测量和应用[J].中国计量,1998
[10]孙民华,耿浩然,边秀房,刘燕.A1熔体黏度的突变点及与熔体微观结构的关系[J].金属学报,2000
[11]边秀房,潘学民,秦绪波.金属熔体中程有序结构[J],中国科学(E),2002
[12]中国冶金百科全书总编辑委员会.中国冶金百科全书[M],北京:冶金工业出版社,2001
摘要：金属熔体的黏度能够体现出熔体中原子的输运性能，是属于金属熔体的结构敏感性质。金属在液态下的相关特性会对最终的合金的性能与质量起着特别大的影响，而黏度作为金属熔体的一项敏感物理特性，能够帮助建立原子结构与合金性能相互之间的联系，所以研究金属熔体黏度的意义重大。金属材料的成型大部分都是从液态转变成固态的。金属熔体的性质和行为将对成型后的材料产生很大的影响，而金属熔体的黏度提供了理解金属熔体行为的方法。铝铁合金拥有良好的力学性能和耐腐蚀等化学特性，使得铝铁合金拥有良好的发展与应用前景。
本文利用高温磁场黏度仪，研究了纯铝以及铝铁合金在无磁场的条件下以及有磁场的情况下金属熔体的黏度对于金属熔体的黏滞性行为和特征进行了探讨。着重研究了化学成分和温度还有磁场对于金属熔体黏度的影响。根据实验结果可以看出：在无磁场的条件下，铝熔体、铝铁合金熔体的黏度都会呈现出随着温度升高而减小的趋势，并且符合阿列纽斯公式,在相同过热度下铝铁合金熔体黏度要高于铝熔体的黏度,铝铁合金凝固后的组织中会存在针状铝铁相。对凝固组织进行了X射线衍射，结果发现主要存在铝以及铁的衍射峰。在磁场条件下,纯铝熔体以及铝铁合金熔体黏度-温度的曲线仍然符合阿列纽斯公式，并且黏度会随着温度的升高而降低，纯铝熔黏度及铝铁合金熔体黏度随着磁场强度的增大而增大,磁场的强度越大,铝铁合金熔体黏度的活化能就越大。在磁场条件下，铝铁合金熔体黏度的成分关系存在异常。
关键词:黏度；铝铁合金；磁场
Experimental Analysis on Viscosity of Aluminum and Aluminum Alloy Melt
Abstract: Viscosity of the molten metal to reflect the atomic transport properties of the melt, is part of the structure of the sensitive nature of the metal melt. Correlation properties of liquid metal in the final alloy would under performance and quality plays a particularly large impact, while the viscosity as a sensitive physical properties of the metal melt, can help establish links between them and alloys atomic structure, The meaning of a major study of metal melt viscosity. Most of the metallic material are formed from the liquid to solid transition. Have a huge impact on the nature and behavior of molten metal will be after forming materials, and the viscosity of the molten metal to provide a method to understand the behavior of molten metal. Aluminum alloy has good mechanical properties and chemical properties and corrosion resistance, making aluminum alloy has good development and application prospects.
This article using high-temperature magnetic viscometer, aluminum and aluminum alloy was studied in the absence of a magnetic field of a magnetic field under the conditions and circumstances of the viscosity of the molten metal for viscous behavior and characteristics of the molten metal are discussed. Focuses on the chemical composition and temperature as well According to the experimental results can be seen: in the absence of a magnetic field, and in line with the Arrhenius equation, the degree of superheat in the same Under the aluminum alloy melt viscosity than the viscosity of molten aluminum, aluminum and iron needle-phase structure will exist after solidification of aluminum alloy. Under field conditions, the pure aluminum melt and an aluminum alloy melt viscosity - temperature curve continues to comply with the Arrhenius equation, and the viscosity decreases with increasing temperature, the melt viscosity of the pure aluminum and aluminum alloy melt viscosity with the magnetic field strength increases, the greater the intensity of the magnetic field, the activation energy of the aluminum alloy melt viscosity greater. Under field conditions, the presence of abnormal composition of aluminum alloy melt viscosity
Keyword: Viscosity；Al-Fe alloy；Magnetic field
目录
第一章 绪论
1.1金属熔体的黏度 1
1.2金属熔体黏度的研究方法 3
1.3金属熔体黏度的研究现状 7
1.4本论文研究的内容及意义 9
第二章 试验方法及其设备分析
2.1金属试样的制备 11
2.2黏度测量仪的构造、工作原理及操作方法 11
2.3高温磁场黏度测量仪 13
第三章 试验过程及分析
3.1铝铁合金熔体黏度实验分析 17
3.2微观组织观测 20
3.3XRD实验分析 21
3.4本章小结 22
结论 23
参考文献
小结
一、 绪论
1.1金属熔体的黏度
黏度是指金属熔体非常重要的结构敏感参数，涉及到了金属的各个过程,从金属的熔炼到加工成型，每一个地方都能找到黏度的身影。对于金属材料而言，金属熔体的流动性能够直接地影响材料成型的难易程度,液态金属相关数学模型的建立和金属熔体的加工过程都特别需要准确的黏度值。精确地测量黏度值能够更好地知道液态金属中质量、动量以及能量的传输过程。同时也是发展先进工艺流程的先决条件。尤其是对于铸造工艺来说，黏度可以帮助更好地理解在铸造过程中的流体力学和化学反应动力学，金属熔体的黏度也会关系到金属熔体中的气泡以及非金属夹杂物的产生。科研人员对于金属熔体黏度的研究一直都没有停止，相关方面的黏度测量技术以及相关的应用也伴随着金属熔体黏度的研究而得到进一步发展。
在金属熔体中存在某种物理的梯度时，熔体当中就会存在非平衡的输运过程。而金属的黏滞性就能用来表征金属熔体中的输运过程，反映了熔体中的原子运动状态。当一个恒定的剪切力作用在一种不可压缩的液体时，由于会受到液体对运动的阻碍作用，会在垂直于剪切力的方向上将产生一个速度梯度，液体对于运动的这种阻碍力称为黏滞力[1]。如果液体中存在相互运动时,在液体的内部就会产生一种阻碍这种运动的作用力，这是属于液体的固有特性,简称黏滞性。液态的金属同样会具有黏滞特性,把金属熔体的黏度定义为对黏滞性大小的度量。
结论
黏度是金属材料成型过程中的重要参数，而对金属冶炼来讲，黏度同样起着非常大的作用，冶炼后金属的纯度以及冶炼过程中的能源消耗等都与黏度相关。在对合金的细化处理过程中，黏度也是一个非常重要的技术参数，对黏度的测量可以了解细化过程中细化剂与合金熔体的作用机理，以及相关形貌变化与黏度之间关系，为达到细化的最优效果提供指导。本文主要研究的内容是纯铝以及铝铁合金在无磁场的条件下以及有磁场的情况下金属熔体的黏度，并对金属熔体的黏滞性行为和特征进行了探讨。着重研究了化学成分和温度还有磁场对于金属熔体黏度的影响。因为液态金属的相关性质对最终合金的性能和质量起着非常大的作用,而粘度作为金属熔体的敏感物理性质,可以帮助建立原子结构与合金性能之间的联系,所以研究金属熔体粘度意义重大。
参考文献
[1]下地光雄.液态金属[M].北京:科学出版社，1987
[2]林崇德.中国成人教育百科全书[M].海口：南海出版社 1994
[3]王克琦.柴汕机用润滑油运动黏度的测定[J].内燃机,2006
[4]孙建俊.典型二元合金熔体结构研究[D].济南:山东大学,2009
[5]陆坤权.液态物理进展概述[J].物理,1994
[6]朱纯傲.金属熔体扩散的研究进展[J].中国科学:物理学力学天文学,2012
[7]冼爱平.液态金属的物现性能[M]. 北京:科学出版社,2006
[8]川田裕郎.黏度[M].北京：计量出版社
[9]陈惠钊.黏度测量和应用[J].中国计量,1998
[10]孙民华,耿浩然,边秀房,刘燕.A1熔体黏度的突变点及与熔体微观结构的关系[J].金属学报,2000
[11]边秀房,潘学民,秦绪波.金属熔体中程有序结构[J],中国科学(E),2002
[12]中国冶金百科全书总编辑委员会.中国冶金百科全书[M],北京:冶金工业出版社,2001