Свойства расплавленного алюминия

Температура плавления очень чувствительна к чистоте материала. Мондольфо указывает, что температура плавления алюминия чистотой 99,996 %, определенная самыми точными методами, составляет 933,4 К. Температура начала кристаллизации алюминия (вторая основная точка) считается равной 660,37 °C по Международной шкале температур 1968 г. и используется в течение нескольких десятилетий для калибровки термопар. Фазовая диаграмма для алюминия (рис. 1.6) иллюстрирует влияние давления на температуру плавления. По данным работы, теплота плавления для чистого алюминия составляет 2,56 + 0,05 ккал//моль-1 (397 Дж*г-1).



Критически оцененные сведения о термохимических свойствах алюминия в твердом, жидком и газообразном состояниях приведены в виде таблиц в работе. Величины теплоемкости, энтропии и энтальпии для чистого кристаллического алюминия даны в табл. 1.5.

Значение теплоемкости жидкого алюминия в интервале температур от точки плавления до точки кипения постоянно и равно 7,59 кал*моль-1*град-1.



Относительно давления паров алюминия при высоких температурах имеются очень разноречивые сведения. По данным работы, в которой приведены табличные критически оцененные значения давления паров, температурой кипения алюминия рекомендуется считать 2767 К, а теплоту испарения принимать равной 69,5 ккал*моль-1. Расчетные значения давления паров алюминия, полученные на основе термохимических характеристик, приведены ниже:



Мондольфо приводит обзор экспериментальных и расчетных данных для значений межфазной энергии алюминия. Поверхностное натяжение расплавленного алюминия чрезвычайно чувствительно к окружающей атмосфере и присутствию примесей даже в виде следов каких-либо элементов. Теоретические расчеты поверхностного натяжения дают противоречивые результаты. Абсолютную величину поверхностного натяжения чистого алюминия в любой атмосфере определить очень трудно. В работе Лэнг приводит анализ опубликованных ранее работ по поверхностному натяжению алюминия высокой чистоты, результаты замеров для четырех образцов сверхчистого алюминия и уравнение для определения влияния малых количеств легирующих добавок на величину поверхностного натяжения. Для образцов, имеющих наибольшую величину поверхностного натяжения вблизи точки плавления, это уравнение имеет вид

где о — поверхностное натяжение, Н/м; t — температура, °C; tm — точка плавления алюминия.

Лэнгом с сотрудниками проведен анализ имеющихся данных о поверхностном натяжении расплавленного алюминия и даны результаты замеров его величины для алюминия чистотой 99,996 % в различных атмосферах методом висящей капли и максимального давления в пузырьке (рис. 1.7).



Результаты определения вязкости расплавленного алюминия, опубликованные разными авторами, существенно отличаются друг от друга. Вязкость жидкого алюминия значительно увеличивается при наличии небольших количеств твердых включений, например оксида алюминия и нерастворимых примесей. В работе дано следующее уравнение для определения вязкости алюминия:

где n — вязкость, мНс/м2; R — газовая постоянная, равная 8,3144 Дж/К, которая является частью экспоненциальной постоянной; T — температура, К.

Арсентьев и Полякова, используя вискозиметр, провели замеры вязкости расплавленного алюминия различной степени чистоты при температурах от 670 до 1000 0C. Полученные результаты для алюминия зонной очистки (наиболее чистый из всех исследованных авторами сортов) могут быть представлены в виде уравнения

где n — вязкость, П; T — температура, К.