铝热自蔓延制备CuCr合金渣系粘度测量及模型建立(Ⅱ).pdf

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1、第25卷第2期东北大学学报（自然科学版）VoI.25，No.22004年2月JoUrnaIofNortheasternUniversit（yNatUraIScience）Feb.2004!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1005-302（62004）02-0142-04铝热自蔓延制备CuCr合金渣系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

2、要：用已建立的针对非二氧化硅体系的粘度模型对CaO-AI2O3体系的粘度值进行估算，与前人的测量值进行了比较，估算值和文献测量值吻合·根据已知文献确定了CaO-AI2O3体系中的AI3+和Ca2+的离子作用系数·由测量知，CaO-AIO体系共晶点附近的熔渣流动性好，在231460C时粘度值低于0.5Pa·s·对于AI2O3-CaO-MgO体系按两个不同共晶点处的成分配渣，其中含氧化钙较多的渣粘度较低，1500C时，其粘度小于0.03Pa·s·添加剂MgO能显著降低CaO-AI2O3体系的熔渣粘度·关键词：触头材料；铝热反应；CUCr合金；粘度

3、；熔渣；添加剂中图分类号：TG132.25文献标识码：ACUCr合金是极好的高温触头材料·目前后的大致组成进行配渣·渣组成大多在共晶点或CUCr合金制造工艺大致可分为熔渗法、混粉烧结其附近，以降低熔渣熔点·渣组成配比如表1·利法和真空电弧熔炼法·以上方法制备CUCr合金用ZC-1600型高温综合测试仪，采用上旋转法对存在着致密度均匀性差或者设备生产成本高等缺各个样进行高温粘度测量·点·铝热反应是制备金属及合金的一类重要的反表1渣样组成（质量分数）应，在冶金与材料制备过程中具有重要意义·文献Table1Compositionofslag（mas

4、sfraction）%［1~5］采用铝热自蔓延-电磁铸造法制备铜铬合组成S1S2S3S4S5金·铝热自蔓延制备CUCr合金的关键问题是金-AI2O34850.653.551.847.7渣的快速和有效的分离·金属液滴从渣相中的分CaO5249.446.541.546MgO———6.76.3离速度一般可用Stokes公式来计算·22rg1=9!（"m-"s），2粘度的估算式中，1为液滴下降的平均速度，m·s-1；为液态!2.1Al2O3-CaO体系参数的确定渣的粘度，Pa·s·由公式知分离速度与粘度成反比，根据文献［5~10］中粘度估算公式欲使形

5、成的渣相与液态合金迅速分离，形成均匀PrNA"!G"!=Mexp(RT)·（1）的金属相和渣相，需要了解渣流动性，即渣粘度·目前，针对铝热反应的渣系研究尚不多见·测量以来计算AI2O3-CaO二元系的粘度·式中，Pr为普AI2O3为基体无SiO2的渣系的粘度很有必要·本朗特常数；NA为阿弗加德罗常数；"为熔体密度；M为摩尔质量·文利用文献［5］中的粘度公式对CaO-AI2O3体系熔渣的密度和摩尔质量在此模型中采用平均粘度进行估算，并测量了基于铝热反应的CaO-密度和平均摩尔质量来近似·计算式子如下：AI2O3体系以及CaO-AI2O3-MgO

6、的粘度·，（2）"=xA"A+xC"C1实验M=xAMA+xCMC·（3）根据文献［5］中的有关相图并结合铝热反应其中，xA为AI2O3的摩尔分数；xC为CaO的摩尔收稿日期：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2期张廷安等：铝热自蔓延制备CUCP合金渣系粘度测量及模型建立（"）143分数；!A为Al2O3在液态时的密度；!C为CaO在!G!=xA!G!A+xC!G!C+液态时的密度；!为渣在液态时的密度；MA为2RT（y

7、AlnyA+yClnyC）+Al2O3的摩尔质量；MC为CaO的摩尔质量；M为0L+1L（y-y）］·（9）yAy［CAC渣的摩尔质量·［11~13］粘度计算模型参数如表2·假设每个纯组元液态下密度保持不变·表2粘度计算模型参数!G!=xA!G!A+xC!G!C+!G!mix（4）Table2Theparametersofviscositymodel式中，!G!A为Al2O3的粘度吉布斯活化能；!G!C组元i（kg·m-3）M（/kg·mol-1）!G!（/J·mol-1）!/i为CaO的粘度吉布斯活化能·CaO3.3>1035.6079>1

8、0-21.85481265>105在液态Al2O3-CaO体系中，把液相结构表示Al2O33.01>1030.101961.26>105成简单离子形式（Al3+，C