第四章冶金熔體的物理性質

1、表 4 1 常 見 冶 金 熔 體 的 熔 化 溫 度 物 質 熔 化 溫 度 / C 金 屬 工 業(yè) 純 鐵 1530 Fe 1538 Ni 1453 Cu 1083 Pb 327.5 熔 鹽 鋁 電 解 質 960 鎂 電 解 質 580700 鋰 電 解 質 350360 熔 渣 11001400 熔 锍 7001100 連鑄保護渣主要成分是連鑄保護渣主要成分是CaO、SiO2和和Al2O3,但是僅由這三種但是僅由這三種物質組成的保護渣的熔化溫度達不到要求（低于物質組成的保護渣的熔化溫度達不到要求（低于1200），），加入加入CaF2或或Na2O，則可使熔化溫度降到，則可使熔化溫度降到1

2、200以下以下)(92SMS2Mgrv表 4 2 某些熔體密度公式中的系數 熔體 純鐵 純鋁 冰晶石 NaF CaF2 MgCl2 BaCl2 LiCl KCl 8580 2487 3288 2734 3179 1976 4015 1884 2136 0.853 0.272 0.937 0.610 0.391 0.302 0.681 0.433 0.583 31Me1 /(/),mkgMe31MeOMeO1 /(/),mkg331673mkg10100167307. 0，TTdxdvAFdxdvAdtdpdtdpdtmvddtdvmma F)(RTEAexp各種熔體的黏度與溫度的關系 溫溫 度

3、度粘粘 度度熔渣黏度與溫度的關系 堿性渣 酸性渣Al2O3NCaONSiO2 NCaOA12O3SiO2系熔渣在1900C時的等黏度曲線（0.1Pas）Al2O3NCaONSiO2 NCaOA12O3SiO2系熔渣在1900C時的等黏度曲線（0.1Pas）虛線所圍成的虛線所圍成的部分為部分為15001500下的液相區(qū)下的液相區(qū)五、熔鹽和熔锍五、熔鹽和熔锍的黏度的黏度熔體黏度隨著A12O3濃度的增大而增大。 熔體中生成了如AlOF2、AlOF32等體積龐大的鋁氧氟絡離子。 隨著A12O3濃度的進一步增大，這些絡離子數目增多，而且還會締合生成含有23個氧原子的更加龐大的絡離子。 在工業(yè)鋁電解質的組

4、成范圍內（NaF:A1F3=2.333），隨著A12O3濃度的增大，鋁電解質的黏度顯著增大；增加A1F3的含量，電解質的黏度則顯著降低。在冶煉溫度下，熔锍的黏度約為0.01 Pas。熔锍的黏度遠小于熔渣的黏度，與熔融金屬和熔鹽比較接近。AlF3/(NaF+ AlF3)摩爾比粘度 / 103PasNa3A1F6A1F3A12O3 三元系的黏度 CaF2/ %(質量)CaF2Al2O3/ %(質量)CaF2CaOA12O3熔渣的電導率（1500C，102Sm1）SiO2/ %(質量)CaO/ %(質量)MnO/ %(質量)CaOMnOSiO2熔渣的電導率（1500C，102Sm1） 隨著熔鹽結構中

5、離子鍵分數的減小，隨著陽離子價數的隨著熔鹽結構中離子鍵分數的減小，隨著陽離子價數的增加和離子晶格向分子晶格的過渡，熔鹽的電導率都會增加和離子晶格向分子晶格的過渡，熔鹽的電導率都會降低。降低。熔鹽和熔渣的電導率與溫度的關系：熔鹽和熔渣的電導率與溫度的關系：A A 常數，常數，E E 電導活化能。電導活化能。對于成分確定的熔鹽或熔渣，通常對于成分確定的熔鹽或熔渣，通常E E 應是常數。應是常數。有些熔鹽（如有些熔鹽（如ZnClZnCl2 2及及BeClBeCl2 2）和熔渣（如）和熔渣（如MgOMgO SiOSiO2 2渣系）渣系）的的E E 值只能在一定溫度范圍內保持常數。值只能在一定溫度范圍內

6、保持常數。expEARTnKdxdCDJ擴散系數的意義濃度梯度為1時、單位時間內在垂直于擴散方向上通過單位橫截面擴散的物質摩爾量?；U散系數與自擴散系數在存在著濃度梯度的擴散過程中，擴散系數稱為互擴散系數。 不存在濃度梯度時的擴散過程中，擴散系數稱為自擴散系數KDniRTEADDDexpnK界面:任意兩相的接觸面,但不是兩相接觸的幾何面，它有一定的厚度，(約為幾個分子層厚度),故有時又將界面稱為界面相. 表面:與氣體接觸的界面. 常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。表面張力的作用表面張力的作用如左圖所示如左圖所示, 液體表面層分子所液體表面層分子所受合力不

7、為零受合力不為零, 而是受到一個指向液而是受到一個指向液體內部的拉力體內部的拉力, 導致導致液體表面有自動液體表面有自動收縮收縮的趨勢的趨勢.液體的表面張力液體的表面張力、表面功及表面、表面功及表面吉布斯自由能吉布斯自由能引起液體表面收縮的單位長度上的力引起液體表面收縮的單位長度上的力, 稱為稱為表面張力表面張力, 用用 表示表示.5050SAlF2引起液體表面收縮的單位長度上的力引起液體表面收縮的單位長度上的力, 稱為稱為表面張力表面張力, 用用 表示表示.圖示液膜面積增加圖示液膜面積增加dAS2ldx, 對系統(tǒng)做可逆非體積功：對系統(tǒng)做可逆非體積功： 做表面功示意圖做表面功示意圖dxlF=2

8、 lF(環(huán)環(huán))=F+dF即即 引起液體表面收縮的單位長度上的力引起液體表面收縮的單位長度上的力表面張力表面張力增加液體的單位面積所須付出的功增加液體的單位面積所須付出的功比表面功比表面功增加液體單位面積時系統(tǒng)所增加的增加液體單位面積時系統(tǒng)所增加的吉布斯自由能吉布斯自由能比表面吉布斯自由能比表面吉布斯自由能三者的單位皆為三者的單位皆為N m1 ( = J m 2).要增大液體的表面積要增大液體的表面積 ( (相當于增加表面分子的數目相當于增加表面分子的數目), ), 必必須有外力克服表面張力作功須有外力克服表面張力作功. .,2rT psWdGFdxldxdA,2rssT pWFGldAA525

9、2表 4 4 各類液體的表面張力 結合方式 物 質 溫度 / K 表面張力 / 103Nm1 金屬鍵 Ni 1743 1615 (He) Fe 1823 1560 (He) Cu 1356 1350 Cd 773 600 共價鍵 FeO 1673 584 Al2O3 2323 580 Cu2S 1403 410 (Ar) 爐 渣 MnOSiO2 1843 415 CaOSiO2 1843 400 Na2OSiO2 1673 284 離子鍵 Li2SO4 1133 220 CaCl2 1073 145 (Ar) CuCl2 723 92 (Ar) 分子鍵 H2O 273 76 甘油 293 63

10、.4 乙醇 293 22.5 )(3/2TTKMc)(3/2TTKMc氧含量氧含量 / %(質量質量)硫含量硫含量 / %(質量質量)表面張力表面張力 / 10 1Nm 1表面張力表面張力 / 10 1Nm 1圖420 氧對銅液表面張力的影響圖421硫對銅液表面張力的影響 元素含量元素含量 / %(質量質量)表面張力表面張力 / Nm 1圖422 鐵液的表面張力 (1600) 圖423 CaOSiO2Al2O3系的表面張力圖424 CaOSiO2FeO系的表面張力實線：1550C，虛線：1600C實線：Kowai，虛線：Kazakevitch 0.50.60.70.80.9xFeO 表 4 5 一些一些氧化物在 1400 C 的表面張力因子（Nm 1） 渣 系 渣 系 氧化物 熔渣 玻璃 氧化物 熔渣 玻璃 CaO 0.52 0.51 SiO2 0.40 0.29 MgO 0.53 0.52 Al2O3 0.72 0.58 FeO 0.59 0.48 TiO2 0.38 MnO 0.59 0.39 Na2O 0.30