金属熔体扩散系数测量设备的设计

摘要

液态金属扩散系数是液态金属最重要物理参量之一,是描述质量传输现象的核心参数,掌握液态金属的扩散系数有助于人们了解液态金属的原子结构和原子迁移的物理本质,也是金属材料设计与工业生产应用的必要参数。本文建立了一种新的测量液态金属互扩散系数的技术——滑动剪切技术,该技术避免了传统长管测量技术中升温过程的影响,能够显著地提高测量互扩散系数的精度。
　　本文首先利用该技术测量了Al85Cu15-Al75Cu25扩散偶在液态时的扩散系数,得到了与目前最先进的X-射线成像技术相一致的结果,并利用该技术测量了1023K时Al70Cu30-Al90Cu10扩散偶的扩散系数,发现扩散系数在所研究的成分范围内呈现出有规律的成分依赖趋势,该结果为理解扩散的微观机制和其结构依赖关系提供了新的证据。本文就滑动剪切技术进行了改良设计,使其能够用于Ce-Cu液态合金的互扩散系数的测量,并发现在扩散实验过程中,较大的温度梯度会导致50％的测量。此外,本文结合滑动剪切技术于旋转式剪切单元技术设计了一套操作简便的多层平动剪切单元技术,并利用该技术测量了Al-Sn液态合金的互扩散系数。

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第一章 绪论

1.1 扩散研究意义

1.2 菲克定律

1.4 液态金属扩散系数

1.5 互扩散系数的测量方法

1.6 本文主要研究目的

第二章 实验方案及实验器材

2.1扩散系数的理论求解

2.1 本文实验概况

2.3合金扩散样品的制备

2.4扩散试样的成分测量

第三章 滑动剪切技术测量熔体扩散系数实验

3.1 引言

3.2液态Al-Cu合金互扩散实验

3.3 Al-Cu扩散系数的成分依赖关系

3.4本章小结

第四章 滑动剪切技术测量熔体扩散系数改进方案

4.1 引言

4.2改进的滑动剪切技术

4.3本章小结

第五章 多层平动剪切单元技术

5.1 引言

5.2 多层平动剪切单元技术

5.3 本章小结

第六章 结果分析讨论

6.1 本文主要研究内容

6.3 本文的创新点

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况