Плотность металлических расплавов » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Плотность металлических расплавов

24.06.2021

Плотность металлических расплавов относится к структурно-чувствительным параметрам жидких металлов. При плавлении плотность металлов изменяется в зависимости от координационного числа и величин межатомных расстояний. Изменение плотности металлов при плавлении связывают также с формированием в расплавах несплошностей (дырок), количество и распределение которых в объеме жидкого металла оказывает влияние на величину температурной зависимости свободного объема металлического расплава:

где V0 — несжимаемый объем; Q0 — размер дырки; E — энергия образования дырки; N — число дырок.

Плотность металла составит:

Следует заметить, что уравнение (6.6) может быть применено для описания температурной зависимости изменения плотности расплавов вблизи их температуры плавления. Уравнение (6.5) в виде V-V0 = NQ0ехр[(—E/(RT)] показывает влияние структурного состояния металлических расплавов на величину коэффициента теплового расширения расплавов:

Однако приведенные уравнения, как уже отмечалось, удовлетворительно описывают изменение рассматриваемых параметров при температурах, ненамного превышающих температуру плавления металлов. Отмеченные ограничения следует отнести и к уравнению

где В — постоянная (зависит от природы расплава); T — измеряемая температура; рпл — плотность жидкого металла при температуре плавления, г/см3; х — эффективный температурный коэффициент плотности; Tпл — температура плавления, °С.

При небольших перегревах выше tплx' = х(l/p)(dp/dT)p. С помощью уравнения (6.8) может быть рассчитана плотность расплавов 3d-переходиых металлов. Возможно также применение уравнения

где z — координационное число; R — среднее расстояние между атомами, нм; M — молекулярная масса, r; A = 6,2; В = 6,5, которое позволяет оценить плотность расплавов на основе предположения о равенстве структур ближнего и дальнего порядков. В этом уравнении для определения z необходимо знать среднюю величину межатомного расстояния R. В связи с тем, что значения R нельзя определить через плотность, величину z можно определить из выражения

где n' — коэффициент, учитывающий изменение радиуса атома с изменением z; M — молекулярная масса, г; NA — число Авогадро; V0 — объем жидкого металла при 0 К, см3/г.

Величина плотности металлических расплавов р может быть также использована для приближенной оценки поверхностного натяжения расплавов:

где d — межатомное расстояние, м; с — скорость звука в расплаве, м/с; V — объем металла, м3; NV — число атомов в объеме V.

При неизменном значении V = const (V мало зависит от, температуры), а также с учетом (3d/c) [RT/(V — V0)] = А, уравнение (6.13) запишется в виде

Допуская, что плотность линейно зависит от температуры, формулу (6.14) можно представить как уравнение Андраде:

Таким образом, на примере уравнения (6.15) прослеживается влияние структуры жидких металлов на их плотность и вязкость.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: