156-铝热自蔓延制备CuCr合金渣系的粘度测量及模型建立(Ⅰ)与在线粘度计(黏度-铝热反应,CuCr合金-熔渣)

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1、第25卷第1期东北大学学报（自然科学版）Vol.25，No.12004年1月JournalofNortheasternUniversity（NaturalScience）Jan.2004!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1005-3026（2004）01-0058-04铝热自蔓延制备CuCr合金渣系的粘度测量及模型建立（!）张廷安1，豆志河1，徐淑香2，杨欢1（1.东北大学材料与冶金学院，辽宁沈阳110004；2.中国铝业集团，北京100088）摘要：

2、根据al基渣系的结构特点将S.C.Du和S.Seetharaman等人的粘度数学模型应2O3用于非二氧化硅体系，建立了针对铝热反应测量渣系粘度的模型·根据添加剂选择原则结合相图研究了CaO-al和CaO-al体系作为铝热自蔓延制备CuCr合金渣系组分的可行性·由2O32O3-MgO实验测量值和模型计算值比较分析，该模型处理以al为基体的渣系是成功的·2O3关键词：铝热反应，CuCr合金；粘度；计算模型；熔渣中图分类号：TG132.25文献标识码：a铝热反应是制备金属及合金的一类重要的反的·本文测定了基于铝热反应的CaO-al2O3体系应，在冶金与材

3、料制备过程中具有重要意义·例的粘度，在此基础上将SichenDu和S.如，文献［1!4］采用铝热反应-电磁铸造法制备Seetharaman等人的粘度数学模型应用于非二氧铜铬合金，即利用交变电磁场对铝热反应生成的化硅体系·液态的Cu和Cr进行搅拌，并使其快速冷却，从1粘度估算原理与模型建立而获得均匀致密的CuCr合金·但这种方法制备CuCr合金的前提和关键问题是铝热反应后金-渣1.1模型的基本原理快速和有效的分离·当Cr将SichenDu和S.Seetharaman等人［6!11］的2O3+CuO+al"Cr+Cu+al2O3反应结束后，得到以氧化铝

4、为基体粘度数学模型应用于非二氧化硅体系，并采用冶的渣·由于氧化铝凝固点较高（2045C），在金属金熔渣的正规溶液（RS）模型处理·此模型将炉渣相与渣相分离时，首先凝固，造成液态铜铬无法与处理成简单的离子熔体，基于阴离子O2-的半径渣相很好地分离·金属液滴从渣相中的分离速度比其他阳离子半径大得多的事实，认为所有阳离一般可用Stokes公式来计算·子（Ca2+，Mg2+，Fe2+，Fe3+，Si4+，al3+，P5+2r2等）是随机分布在由共用阴离子（O2-）构成的网O=g（）"metal-"slag9!络中·粘度模型把粘度表示成温度、组成的函数·式中

5、，O为液滴下降的平均速度，m·s-1；为液!模型中的粘流活化能，即吉布斯活化能，由各组成态渣的粘度，Pa·s·的吉布斯活化能的线性组合和混合自由能求得，由公式可知分离速度与粘度成反比，因此欲而混合自由能又是温度和离子组成的函数·模型使形成的渣相与液态合金在较短的时间内迅速分如此考虑，就将粘度与热力学数据建立起联系·模离，形成均匀的金属相和渣相，需要了解渣的流动型参数通过实验测定值和文献曾经测量值求得·性，即渣的粘度·以往研究的渣系大部分含有二氧1.2粘度模型建立化硅，针对铝热反应的渣系研究尚不多见·因此测由于粘性流体的活化过程，粘度可表示成!量以a

6、l2O3为基体而无SiO2的渣系的粘度是很阿累尼乌斯公式［12］：有必要的·另外在有限的实验基础上从理论上去#"G估算，即所说的理论模型的方法［5］也是十分必要!=Aexp（RT）·（1）收稿日期：2003-06-30基金项目：国家自然科学基金资助项目（59971016），（50374026）·作者简介：张廷安（1960-），男，河南周口人，东北大学教授·第1期张廷安等：铝热自蔓延制备CUCI合金渣系的粘度测量及模型建立（"）59其中，A是常数；R为气体常数；T是热力学温NA、NC分别代表Ai、Ci粒子数目、"Ai、ii度；!G!是吉布斯粘度活化能

7、，它是液体质点从"Ci分别代表体系中所有阴、阳离子总和·一个平衡位置到另一个平衡位置所需最小能量或移动中需克服的能垒·在大量的实践及尝试描述P、G的值随组成而变化·在最终组成的一个常数A中，Eying理论［13］是其中考虑最成功的·纯化合物CiuiAu，理想系数P=Vi，G=V·通常认为!G!的组成偏差主要来源于两个方面：对称根据此理论有函数和一个描述与对称有偏差的函数·PTNAA=V·（2）!G!=-#T+!EG!（10）mmixmix·其中，PT为普朗特常数；NA为是阿弗加德罗常其中，T是热力学温度；#T项在本模型中被视为数；Vm为液体的摩尔体

8、积·联合式（1）和式（2），“正规粘度系统”的理想混合熵·至于金属体系，这可以得到：一项与混合熵一致·表示如下：PTNA!