Bi熔体粘滞性的非连续变化现象

金属熔体的粘滞性是液态金属原子迁移能力的一种表现，反映了原子间结合力的大小，是重要的熔体敏感物理性质之一，从中能得到许多关于液态结构的信息，同时也是重要的铸造工艺参数。Bi熔体的粘度一温度曲线关系表明，粘度随着温度的降低而增加，但并不连续，计算可知，高温区域的粘流活化能E值最小，低温区域的最大，中温区域的处于两者之间。随温度升高，流团尺寸vm在减小。结合DSC曲线分析认为，粘度异常变化区域是Bi熔体由不均匀向均匀原子结构非连续变化所引起的，与熔体中原子健的转变密切相关。     

Ｉｎ及Ｉｎ—Ｃｕ合金熔体的粘度研究

利用回转振动粘度仪对纯Ｉｎ、Ｉｎ—５％Ｃｕ合金及Ｉｎ—２０％Ｃｕ合金在液相线以上不同温度进行了粘度测量，实验结果表明，随温度升高，三种熔体的粘度都呈现减小趋势，且符合指数变化规律；纯Ｉｎ在４３０℃和４７０℃左右粘度出现异常变化，Ｉｎ—５％Ｃｕ合金在６００℃附近粘度值有突变，Ｉｎ—２０％Ｃｕ合金在测试温度范围内没有明显变化，粘度的突变表明了液体结构的转变；在Ｉｎ中加入５％Ｃｕ后，熔体的粘度值减小，而加入２０％Ｃｕ后，熔体的粘度值明显升高．     

匀晶系Sb_(95)Bi_5合金熔体的液态结构变化规律与机理研究

利用液态金属X射线衍射仪和液态金属电阻率测量设备,分析了不同温度下Sb95Bi5合金的熔体结构、团簇相关半径以及Sb95Bi5合金熔体在降温过程中电阻率随温度的变化规律。实验结果表明,Sb95Bi5合金熔体的原子团簇相关半径在700~675℃之间发生了明显的变化,电阻率温度系数在698℃也发生了相应的变化,表明合金熔体在该温度范围内发生了液态结构的变化,这是由于该熔体中原子团簇在降温过程中发生Peierls形变所致。     

In及In-Cu合金熔体的粘度研究

利用回转振动粘度仪对纯In、In 5 %Cu合金及In 2 0 %Cu合金在液相线以上不同温度进行了粘度测量 ,实验结果表明 ,随温度升高 ,三种熔体的粘度都呈现减小趋势 ,且符合指数变化规律 ;纯In在 43 0℃和 470℃左右粘度出现异常变化 ,In 5 %Cu合金在 6 0 0℃附近粘度值有突变 ,In 2 0 %Cu合金在测试温度范围内没有明显变化 ,粘度的突变表明了液体结构的转变 ;在In中加入 5 %Cu后 ,熔体的粘度值减小 ,而加入 2 0 %Cu后 ,熔体的粘度值明显升高 .     

In-Sn20合金熔体电输运性质的研究

文章以直流四电极法和微差法分别测量了In-Sn20合金熔体的电导率σ和热电势S随温度的变化,并对不同温度下的熔体进行了X射线衍射实验。结果表明,合金熔体的电导率和热电势均在远高于液相线几百度的温区内发生了突变,且2种电子输运性质的突变温度一致,表明合金熔体在升温过程中可能发生了某种结构转变。利用Fiber-Ziman理论及赝势模型,计算并分析了合金熔体的电子状态密度N(EF)及其随能量的变化率dN(EF)/dE,发现N(EF)和dN(EF)/dE在一定温度范围内也随温度发生了突变。     

Pb-6％Bi合金熔体结构转变及其对凝固的影响

通过Pb-6％Bi(质量分数)合金熔体的电阻率-温度行为，揭示在第一轮升温过程于813.3～1 135.9℃温度区间内发生熔体结构状态不可逆的变化；探索熔体状态对凝固行为与组织的影响，并利用牛顿热分析法(NrA)计算凝固潜热及固相分数随时间的变化。研究结果表明：当合金熔体经历结构转变后，凝固过冷度从5.4℃增大到8.4℃，凝固潜热从5.33×107 J/m3增加到7.08×107J/m3，凝固所需时间由28 s增加到39 s，凝固组织显著细化。熔体结构变化是合金熔体中Bi-Bi共价键原子团簇分解所致，且这一过程是一个熵增的过程，新的熔体结构更加均匀无序；当温度降低时，这些团簇不会重新形成。这会使得凝固形核需要有更大的过冷度，形核率增加，晶体生长速度降低，从而致使组织细化。不同的熔体结构状态对凝固有明显的影响。     

Ag对Sn-57Bi无铅钎料组织和性能的影响

研究了在Sn-57Bi近共晶合金的基础上加入少量的Ag后对Sn-57Bi钎焊料铸态组织、抗拉强度和Sn-57Bi／Cu焊接性能的影响。试验结果表明，ωAg=0．1％～1．0％可使合金的共晶组织变细，β-Sn枝晶相的尺寸变小，提高其抗拉强度；使Sn-57Bi／Cu接头的剪切强度有所提高。     

Sn-Cu钎料液态结构与黏度分子动力学研究

应用基于MEAM势的分子动力学模拟,研究了Sn-0.7%Cu和Sn-1.8%Cu两种钎料在503~773K液态结构和黏度的变化规律.首先,通过模拟数据分别计算得出不同温度下两种钎料熔体的双体分布函数g(r)以及Cu元素和Sn元素在两种钎料合金中的均方位移,由均方位移得出自扩散系数,然后依据Stokes-Einstein方程计算出两种钎料的液态黏度,模拟计算液态黏度结果与实验数据基本一致.随着温度降低,黏度呈上升趋势,并且在黏度曲线上均出现跳跃点,以跳跃点为分界点,黏度曲线可以明显分为低温区和高温区.模拟得到的双体分布函数曲线符合热力学普遍规律,随着温度降低,第一峰和第二峰都变得更尖锐一些.     

PbSnBi熔体液-液结构转变可逆性与凝固行为相关性研究

根据不同成分的PbSnBi三元合金熔体在温度诱导下发生液-液结构转变存在可逆与不可逆的差异,文章分别选取不可逆液-液结构转变的Pb3.82Sn6.18Bi90和可逆液-液结构转变的Pb26Sn42Bi32合金熔体,在不同温度诱导下对其凝固行为及组织进行了研究。结果表明,不可逆液-液结构转变后的Pb3.82Sn6.18Bi90合金熔体的结晶形核率和凝固过冷度较发生转变前增大,且初生相和共晶相组织明显细化;而可逆液-液结构转变的Pb26Sn42Bi32合金熔体对凝固行为及组织的影响不大;文中还就相关作用机理进行了讨论。     

基于遥感反演的喀斯特地区城市热岛效应与叶面积指数相关性分析——以贵阳市为例

探讨城市热岛效应与叶面积指数相关性,为缓解城市热岛效应提供科学依据。采用2002年Landsat TM、2013年Landsat OLI/TIRS数据,利用遥感反演技术,提取研究区地表温度和叶面积指数,分析两者在不同岩性条件下的相关性。研究表明:2013年相较2002年高温区、次高温区面积增长,中温区、次低温区、低温区面积下降。研究区地表温度与叶面积指数呈显著负相关,相关系数最高为0.718,最低为0.620。岩性对城市热岛效应与叶面积指数相关性无明显影响,城市热岛的分布规律及强度等级与叶面积指数在次低温区至高温区呈现负相关。叶面积指数变化对地表温度影响存在差异性,叶面积指数上升不会造成地表温度明显变化,叶面积指数下降将对地表温度造成较大影响。     

温度与镀层对Sn0.7Cu焊料合金润湿性的影响

主要研究了真空状态下,焊接温度为530,560和590 K时,Sn-0.7Cu焊料合金在镀Cu、镀Ni、镀Ni/Ag和镀Ni/Au基板上的润湿性.结果表明:提高钎焊时的焊接温度,有助于降低液态Sn-0.7Cu焊料合金的表面张力,从而增大Sn-0.7Cu焊料合金在焊接基板上的润湿性.在相同的焊接条件下,Sn-0.7Cu焊料合金在镀Ni/Ag和镀Ni/Au基板上的润湿性比其在Cu和镀Ni基板上的润湿性好.     

电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织中枝晶形态的影响

研究了电脉冲处理对Sn-15%Pb合金凝固组织的影响.通过对Sn-15%Pb合金熔体施加电脉冲处理,其凝固组织发生了由原始的树枝晶向球状组织的转化,同时晶粒发生明显细化.分析认为,由于电脉冲处理作用,合金熔体结构发生了改变,使熔体中Pb的活度提高,进而引起溶质平衡分配系数的变化,导致凝固前沿的溶质富集减轻,溶质分布情况发生改变,促使树枝晶向球状组织转化,并且使凝固组织发生细化.     

FeV50合金浇铸沉降理论的应用及其影响因素

采用近似无限大流体重力沉降原理分析了多期法FeV50合金浇铸过程渣金分离及浇铸渣层钒的分布规律,考察了熔渣黏度、沉降粒度、浇铸温度、渣层厚度以及保温制度对渣中钒含量的影响.结果表明,浇铸渣中钒的赋存形式除了未还原完全的钒氧化物之外,还存在部分未完全沉降的初级合金;合金沉降速度随合金粒度的增加而增大,随熔渣黏度的增加而减小.1850℃条件下,当渣层厚度为50 mm,熔渣组分质量分数为65.2%Al2 O3、15.5%CaO、14.6%MgO、1.9%Fe2 O3、0.9%SiO2时,粒径为100μm的合金沉降时间及熔渣上浮时间分别为24.9和1.2 min.基于此,进行浇铸工艺优化试验,在渣层厚度35 mm,浇铸温度1900℃、熔渣主要成分质量分数Al2 O360%~65%、CaO 15%~20%、MgO 9%~15%、浇铸锭模保温层厚度9 cm的条件下,浇铸渣中平均TV质量分数由1.39%降低至0.58%.     

无铅焊料Sn-9Zn—xLa的制备及性能

采用粉末冶金技术成功制备了La含量为x(其中x=0.1%～0.5%)的无铅焊料Sn-9Zn-xLa,应用DTA,SEM,XRD等技术分析了焊料的熔点,形貌,微结构,成分,焊料与Cu基板的粘附性等性能,并获得这些性能随La添加量而变化的规律.研究表明:添加微量稀土元素La能较大程度的改善无铅焊料润湿等方面的性能,Sn-9Zn-xLa有望替代传统PbSn合金,成为微电子器件封装焊接材料.     

微量Nd对Sn-9Zn钎料特性及焊点组织与性能的影响

研究Sn-9Zn中添加微量稀土元素Nd对合金显微组织和铺展性能的影响,对比分析Sn-9Zn-xNd(x=0,0.1,0.5)钎料/Cu焊点界面微观特征及力学性能。结果表明:微量Nd元素在Sn-9Zn合金中能够显著细化组织,但添加量为0.5%时合金中形成了"十字状"NdSn3金属间化合物(IMC)。钎焊温度较低或时间较短时,微量Nd添加能够改善Sn-9Zn合金在Cu基板上的铺展性能;但是在温度较高或时间较长的钎焊工艺条件下,由于Nd元素的严重氧化导致钎料铺展性能明显下降。在Sn-9Zn中添加0.1%Nd,在界面处形成了均匀细密分布的"毛绒状"共晶组织,能够提高焊点结合性能;Nd添加量为0.5%时,成分偏聚引起的组织不均匀导致焊点力学性能下降。     

钴基合金在液锌中的腐蚀磨损性能

通过对几种钴基合金进行静态腐蚀、力学性能测试和腐蚀磨损试验,对其耐液锌磨蚀机理进行探究．试验结果表明,材料的韧性增加有助于提高其耐磨性．合金中的Si对材料的微观结构、机械性能及耐锌液腐蚀有很大影响．随着Si含量的增加,合金由亚共晶转变为过共晶,先析出相由钴基固溶体变为树枝状的Laves相．合金的塑性降低,脆性升高,但耐液锌腐蚀性能提高．在液锌中,过共晶钴基合金的磨蚀性能比亚共晶钴基合金要好,干磨损时结果恰好相反．钴基合金的磨蚀机制主要是材料的塑性变形、脆性断裂和磨粒磨损．     

SiMg、Al单独及复合处理对铁液中夹杂物的影响

在高温钼丝炉内向铁液中加入SiMg合金、Al及复合添加这两种脱氧剂进行脱氧,并改变其添加顺序,分析过程样中溶解氧、全氧、残镁量及夹杂物随时间的变化.结果表明:1873K时,铁液中复合添加0.02%(质量分数)的SiMg和0.03%(质量分数)的Al脱氧,其脱氧程度与只用0.05%的SiMg脱氧相当,而镁的收得率得到提高.SiMg/Al处理的试样中夹杂物数量随时间的变化与只用SiMg处理时一致,而Al/SiMg处理的试样中夹杂物数量随时间的变化与只用Al处理时一致.     

Rheological behavior and constitutive equations of heterogeneous titanium-bearing molten slag

Experimental studies on the rheological properties of a CaO–SiO₂–Al₂O₃–MgO–TiO₂–(TiC) blast furnace (BF) slag system were conducted using a high-temperature rheometer to reveal the non-Newtonian behavior of heterogeneous titanium-bearing molten slag. By measuring the relationships among the viscosity, the shear stress and the shear rate of molten slags with different TiC contents at different temperatures, the rheological constitutive equations were established along with the rheological parameters; in addition, the non-Newtonian fluid types of the molten slags were determined. The results indicated that, with increasing TiC content, the viscosity of the molten slag tended to increase. If the TiC content was less than 2wt%, the molten slag exhibited the Newtonian fluid behavior when the temperature was higher than the critical viscosity temperature of the molten slag. In contrast, the molten slag exhibited the non-Newtonian pseudoplastic fluid characteristic and the shear thinning behavior when the temperature was less than the critical viscosity temperature. However, if the TiC content exceeded 4wt%, the molten slag produced the yield stress and exhibited the Bingham and plastic pseudoplastic fluid behaviors when the temperature was higher and lower than the critical viscosity temperature, respectively. When the TiC content increased further, the yield stress of the molten slag increased and the shear thinning phenomenon became more obvious.     

Surface tension of molten Al-Si alloy at temperatures ranging from 923 to 1123 K

The surface tension of molten AlSi20 alloy has been measured by using the sessile drop method at 923-1123 K under argon atmosphere in both heating-up and cooling processes. The result shows that the surface tension of this alloy decreases as long as temperature increases. The results of surface tension and contact angles in heating-up process have differences from those obtained in cooling process, because the metal microstructures have some changes at different temperatures based on the metal genetic theory. The surface tension of molten AISi20 alloy and that of molten pure aluminum have been compared as well, and the temperature coefficient of AlSi20 alloy is slightly lower than that of AI. The result has been analyzed by the linear scanning analysis with ESEM. The concentration of silicon in most region of the bulk is lower than that of the surface and the addition of Si to pure AI decreases the surface tension of molten pure Al.     

旋转磁场及快速凝固对Pb-Bi合金凝固组织的影响

研究了不同转速的旋转磁场对Pb-Bi合金凝固组织的影响,对于Pb-52%Bi亚共晶,旋转磁场能碎断枝晶,细化晶粒;对于Pb-66%Bi过共晶,旋转磁场能消除比重偏析。另外,采用硅油净化法结合水淬使Pb-52%Bi亚共晶和Pb-60.9%Bi过共晶分别获得了47 K和66 K的较大过冷度,对于Pb-52%Bi亚共晶,金属间化合物ε相枝晶细化显著;对于Pb-60.9%Bi过共晶,组织中没出现初生相Bi,只有细密的共晶组织。对于Pb-52%Bi亚共晶在快速凝固的同时加旋转磁场,过冷度由47 K增大为55 K,ε相呈细小颗粒弥散分布。