In、Ga等液态金属微观热收缩实验与分析.pdf

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1、民营科技2012年第11期科技论坛In、Ga等液态金属微观热收缩实验与分析王栋(东营职业学院，山东东营257091)摘要：利用高温液态金属X射线衍射仪对纯金属In、Ga、等在液相线以上不同温度进行了实验研究。实验结果表明，纯金属I、Ga、Ag等在液相线以上较大温度范围内，原子团簇都存在微观热收缩现象，且在整个测试温度区间内热收缩是不均匀的，每种金属在各温度区间内的热收缩程度以及特征不同。关键词：纯金属；微观热收缩；实验；分析1概述430~C；Ge：950~C，1050~C，1150~C，1250~C；A

2、g：970~C，1000~C，热胀冷缩是自然界普遍存在的现象，无论在固态，还是在液1030~C，1060~C，1090℃，1150~C，1210~C；态，物体受热膨胀是一种常见现象。然而，并非所有的物体都遵循实验所得衍射强度曲线在0～110nm-，范围内进行修正和归一这一普遍规律，热收缩现象早已在固体中被发现，近年来对于固化处理，得到结构因子曲线，对结构因子进行Fourier变换，可求得体热收缩的研究取得了较大进展，热收缩现象在更多的材料中被双体分布函数和径向分布函数，进一步得到平均最近邻原子间距发现。

3、rl和原子配位数Ns。现利用x射线衍射对纯金属In、Ga、Ge、舷、cu、A1、sn进行了3实验结果实验研究，分析了它们的平均最近邻原子间距和原子配位数随温图1～3分别给出了Ga、Ge、Ag等熔体的平均最近邻原子间距度变化的关系。r1和原子配位数Ns随温度变化的关系。2实验实验结果表明，Ga熔体在其测试温度范围内，随着温度的升本实验所用的0—0液态金属x射线衍射仪，选用高纯金属高，rl和Ns总体上都呈现出增大的趋势。In、Ge、舨、等熔体在各(99．999％)。试样在高温衍射分析时，置于刚玉坩埚，钽片加

4、热，高自的测试温度范围内，随着温度的升高，r1和Ns总体上都呈现出纯氦气(99．99％)保护，试样在该气氛下被加热到液相线以上一定减小的趋势，各种金属的r1和Ns的变化情况各有特点，但都具有温度，In、Ga、Ge、Ag分另0为：900℃、500cc、950℃、970℃、1450℃、温度区间特征。1500℃、1800℃，保温1h，再降温到所测温度，保温20min后开始4讨论进行x射线衍射实验，几种金属的测试温度分别为：In：280~C，根据实验结果可以推断，金属Ga由30℃升高到430℃，原子增大，总的结

5、果是膨胀的，但是并不是在整个测试温度区间内一直膨胀，在由130℃升高到230~C的过程中，原子团簇发生了热收缩现象，这应该是结构发生了突变的结果。In、Ge、Ag、等金属熔体随着温度的升高，原子团簇都出现了微观热收缩现象，并且在整个测试温度区间内热收缩是不均匀的，每种金属在各温度区间内的热收缩程度及特征不同。In熔体在280～390℃，390—550℃，550—750℃三个温度区间内原子团簇的收缩情况不同，在280～390qC和W℃"。c550～750℃温度区间内，团簇的热收缩程度较小，在图1Ga熔体的

6、最近邻原子间距r1、原子配位数Ns随温度变化的关系390550％区间，团簇的热收缩明显，现突变。熔体在950～1150℃和1t50—1250℃温度区间内，热收缩的情况不同。在低温区间原子团簇的收缩程度较小，在高温区间原子团簇的收缩明显。Ag熔体中原子团簇的热收缩现象，在整个测试温度区间内不是一致发生的，随着温度的升高，原子团簇首先出现收缩，t060℃以后出现膨胀现象，到1090℃又开始收缩，在10601150~C温度区间内出现异常变化，9∞10伽105eI}岫115,0Ⅲ5o∞0l0删t050⋯"椰12

7、50可以推测熔体在此温度区间内可能发生了结构突变。r，ocTf。c图2Ge熔体的最近邻原子间距rl、原子配位数Ns随温度变化的关系5结论2q8纯金属In、Ge、Ag等在液相线以上较大温度范同2∞内，原子团簇都存在微观热收缩现象，几种金属的微观2“2热收缩都具有一个共同的特点——在整个测试温度区2∞间内热收缩是不均匀的，每种金属在各温度区间内的热差d收缩程度以及特征不同。。2B2参考文献2∞『1]董其国，等．几种纯金属熔体原子团簇的微观热收缩27B2m现象．世界科技研究与发展，2010．『21程素娟，等．

8、金属熔体原子团簇的微观热收缩机制探图3Ag熔体的最近邻原子间距rl、原子配位数Ns随温度变化的关系讨『J1．稀有金属材料与工程，2010．作者简介：王栋(1972～)，男，山东邹平人，硕士，实验师。