冶金熔體的物理性質(zhì)

1、124.1 熔化溫度3表 4 1 常 見 冶 金 熔 體 的 熔 化 溫 度 物 質(zhì) 熔 化 溫 度 / C 金 屬 工 業(yè) 純 鐵 1530 Fe 1538 N i 1453 C u 1083 P b 327.5 熔 鹽 鋁 電 解 質(zhì) 960 鎂 電 解 質(zhì) 580700 鋰 電 解 質(zhì) 350360 熔 渣 11001400 熔 锍 7001100 45圖41 MgOFeOSiO2渣系熔化等溫線圖 67圖42 CaOFeOSiO2渣系熔化等溫線圖 8)(92SMS2Mgrv4.2 密密 度度910表 4 2 某些熔體密度公式中的系數(shù) 熔體 純鐵 純鋁 冰晶石 NaF CaF2 MgCl2

2、 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 11溫度溫度 / K溫度溫度 / C密度密度 / 103kgm 3圖43 鐵液的密度與溫度的關(guān)系 12溫度溫度 / C密度密度 / 103kgm 3圖44 A12O3CaOSiO2Na2O渣系的密度 131413MOMOkgm, )/(%/115331673mkg10100167307. 0，TT16CaO / %(質(zhì)量)Al2O3/ %(質(zhì)量)SiO2SiO2/ %

3、(質(zhì)量)CaO / %(mol)SiO2/ %(mol)FeO / %(mol)FeOCaO圖45 A12O3CaOSiO2渣系的密度（1500C，單位為103kgm3） 圖46 CaOFeOSiO2渣系的密度（1500C，單位為103kgm3） 17dxdvAF4.3 粘 度18dxdvAdtdpdtdpdtmvddtdvmma F)(19表 4 3 各類液體的粘度 物 質(zhì) 溫度 / K 粘度 / Pas 液態(tài)金屬 Fe 1823 0.005 Cu 1473 0.0032 Pb 1173 0.0012 Sn 593 0.0013 熔鹽 KCl 1308 0.0007 MgCl2 1081 0

4、.041 熔渣 FeOSiO2 (SiO2：04%) 1673 0.040.3 CaOSiO2 (SiO2：4560%) 1825 0.021.0 熔锍 1273 0.01 玻璃 Na2OSiO2 (SiO2：5080%) 1473 110 水 H2O 298 0.001 20RTEAexp21圖47 各種熔體的粘度與溫度的關(guān)系 2223溫溫 度度粘粘 度度圖48 熔渣粘度與溫度的關(guān)系 堿性渣 酸性渣2425262728Al2O3NCaONSiO2 N圖49 CaOA12O3SiO2系熔渣在1900C時(shí)的等粘度曲線（0.1Pas）293031Al2O3/ %(質(zhì)量)CaO / %(質(zhì)量)SiO

5、2/ %(質(zhì)量)圖410 CaOA12O3SiO2系熔渣在1500C時(shí)的等粘度曲線（0.1Pas） 323334FeO / %(質(zhì)量)CaO / %(質(zhì)量)SiO2/ %(質(zhì)量)3536熔體粘度隨著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(luò)離子。 隨著A12O3濃度的進(jìn)一步增大，這些絡(luò)離子數(shù)目增多，而且還會(huì)締合生成含有23個(gè)氧原子的更加龐大的絡(luò)離子。 在工業(yè)鋁電解質(zhì)的組成范圍內(nèi)（NaF:A1F3=2.333），隨著A12O3濃度的增大，鋁電解質(zhì)的粘度顯著增大；增加A1F3的含量，電解質(zhì)的粘度則顯著降低。在冶煉溫度下，熔锍的粘度約為0.01 Pas。

6、熔锍的粘度遠(yuǎn)小于熔渣的粘度，與熔融金屬和熔鹽比較接近。37AlF3/(NaF+ AlF3)摩爾比粘度 / 103Pas圖412 Na3A1F6A1F3A12O3 三元系的粘度 384.4 導(dǎo)電性39404142CaF2/ %(質(zhì)量)CaF2Al2O3/ %(質(zhì)量)圖413 CaF2CaOA12O3熔渣的電導(dǎo)率（1500C，102Sm1）4344SiO2/ %(質(zhì)量)CaO / %(質(zhì)量)MnO / %(質(zhì)量)圖414 CaOMnOSiO2熔渣的電導(dǎo)率（1500C，102Sm1） 45464748熔鹽和熔渣的電導(dǎo)率與溫度的關(guān)系：A 常數(shù)，E 電導(dǎo)活化能。對(duì)于成分確定的熔鹽或熔渣，通常E 應(yīng)是常數(shù)

7、。有些熔鹽（如ZnCl2及BeCl2）和熔渣（如MgOSiO2渣系）的E 值只能在一定溫度范圍內(nèi)保持常數(shù)。RTEAexp49Kn50dxdCDJ4.5 熔體組分的擴(kuò)散系數(shù)51擴(kuò)散系數(shù)的意義擴(kuò)散系數(shù)的意義濃度梯度為濃度梯度為1時(shí)、單位時(shí)間內(nèi)在垂直于擴(kuò)散方時(shí)、單位時(shí)間內(nèi)在垂直于擴(kuò)散方向上通過單位橫截面擴(kuò)散的物質(zhì)摩爾量。向上通過單位橫截面擴(kuò)散的物質(zhì)摩爾量?；U(kuò)散系數(shù)與自擴(kuò)散系數(shù)互擴(kuò)散系數(shù)與自擴(kuò)散系數(shù)在存在著濃度梯度的擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散系數(shù)在存在著濃度梯度的擴(kuò)散過程中，擴(kuò)散系數(shù)稱為互擴(kuò)散系數(shù)。稱為互擴(kuò)散系數(shù)。 52KDniRTEADDDexp5354554.6 表面性質(zhì)與界面性質(zhì)564.6.1 冶金熔體

8、的表面張力 57SAlF258表 4 4 各類液體的表面張力 結(jié)合方式 物 質(zhì) 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(jià)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 27

9、3 76 甘油 293 63.4 乙醇 293 22.5 59)(3/2TTKMc60溫度溫度 / C表面張力表面張力 / 10 2Nm 16162氧含量氧含量 / %(質(zhì)量質(zhì)量)硫含量硫含量 / %(質(zhì)量質(zhì)量)表面張力表面張力 / 10 1Nm 1表面張力表面張力 / 10 1Nm 1圖416 氧對(duì)銅液表面張力的影響圖417 硫?qū)︺~液表面張力的影響 63元素含量元素含量 / %(質(zhì)量質(zhì)量)表面張力表面張力 / Nm 1圖418 鐵液的表面張力 (1873K) 6465圖419 CaOSiO2Al2O3系的表面張力圖420 CaOSiO2FeO系的表面張力實(shí)線：1550C，虛線：1600C實(shí)線

10、：Kowai，虛線：Kazakevitch 0.50.60.70.80.9xFeO 666768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 6970cos211271 90圖421 固液界面張力示意圖72cos2sm2s2mms73圖422 熔渣與金屬液間的界面張力 7475氧含量氧含量 / %(質(zhì)量質(zhì)量)界面張力界面張力 / 10 3Nm 1圖423 熔渣鐵液間的界面張力與鐵液氧含量的關(guān)系 76添