金属熔体结构及其控制技术的研究进展

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区域熔炼制备高纯金属的综述

区域熔炼制备高纯金属的综述一、综述介绍1.1 研究背景和意义1.2 研究目的和意义1.3 研究现状和发展趋势二、高纯金属制备技术概述2.1 区域熔炼制备技术2.2 区域熔炼制备高纯金属的优点2.3 区域熔炼制备高纯金属的主要问题三、区域熔炼制备高纯金属的关键工艺及控制方法3.1 区域熔炼反应机制3.2 区域熔炼工艺控制3.3 区域熔炼制备高纯金属的现有控制方法四、区域熔炼制备高纯金属的应用和发展趋势4.1 区域熔炼制备高纯金属的应用现状4.2 区域熔炼制备高纯金属的发展趋势4.3 区域熔炼制备高纯金属在未来的发展前景五、结论和建议5.1 研究结论5.2 未来研究方向5.3 关于区域熔炼制备高纯金属的建议和展望第一章综述介绍1.1 研究背景和意义作为高新技术的代表，高纯金属在各种领域中具有重要的应用，如半导体、光电、航天、电子等。

其制备技术也受到各界的关注和研究。

区域熔炼制备技术是一种重要的制备高纯金属的方法，在金属材料制备中具有广泛应用。

区域熔炼制备技术是通过对金属材料进行加热，并在特定环境条件下使其产生熔化，然后在熔体中进行某些化学反应或物理变化，最后从中分离出特定组成的金属材料制备方法。

区域熔炼制备高纯金属技术因其高纯度、高综合性能、可大规模生产等特点，广泛应用于高端材料领域。

1.2 研究目的和意义随着各行业技术的不断发展和追求材料的高性能需求，对高纯金属制备技术的发展提出了更高的要求。

本文旨在对区域熔炼制备高纯金属技术进行一次综述，总结区域熔炼制备高纯金属的关键工艺和控制方法，探讨区域熔炼制备高纯金属在现代制造中的应用和未来发展趋势，为高纯金属的制备技术研究提供重要参考。

1.3 研究现状和发展趋势目前，区域熔炼制备高纯金属技术已在高新技术行业中得到了广泛应用。

在微电子、半导体、医疗器械、光电、航天、电子等领域，高纯金属的应用越来越广泛。

因此，其研究和发展也得到了越来越多的关注。

随着新材料、先进制造技术的不断涌现，高纯金属制备技术也在不断发展。

分子动力学模拟在金属熔体结构研究中的应用

分子动力学模拟在金属熔体结构研究中的应用摘要：介绍了分子动力学模拟技术、模拟的基本步骤以及金属熔体的研究现状，并且综述了该方法在研究金属熔体结构方面的最新成果及今后的发展方向。

关键词：分子动力学；基本步骤；金属熔体Abstract:The basic steps and simulation procedure of molecular dynamics simulation technology and the current research of metal melt were introduced, and the latestachievements in the research of melt structure and future development of thetechnology were summarized as well.Key words:molecular dynamics (MD); basic steps; metal melt1，引言分子动力学(MD)模拟是指对原子核和电子所构成的多体系统采用计算机模拟原子核的运动过程，进而计算体系的结构和性质，其中每一原子核可视为在全部其他原子核和电子所提供的经验势场作用下按牛顿定律运动。

由于金属的熔点较高，金属熔体中原子没有恒定的格点位置，其结构存在着不稳定性和不确定性，难以用一个很好的图景来描述，而分子动力学方法以其不带近似、跟踪粒子轨迹、模拟结果准确等特性在此领域有广泛的应用。

近几十年来,经过众多学者的努力，已积累了金属熔体及其过冷态的大量试验数据，从而为在原子和电子层次上探讨液态金属及合金的微观信息及其热力学性质奠定了基础。

目前的研究工作表明，MD模拟在揭示金属熔体的结构演变、非晶倾向以及热力学性质计算等方面具有巨大的发展和应用前景[1]。

我们这里主要是讲述分子动力学模拟的基本步骤，金属熔体的研究现状以及分子动力学模拟在金属熔体结构研究中的应用。

强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备

强磁场下合金凝固过程控制及功能材料制备摘要近些年来关于强磁场下材料加工过程的研究取得了长足的发展和进步。

本文综述了强磁场下金属材料凝固过程控制和新材料制备的研究进展。

重点介绍了强磁场下Lorentz力、热电磁力和磁化力对熔体流动、溶质分布和组织演变的影响规律；磁力矩对磁性相的晶体取向的作用规律；磁偶极间相互作用对相排列的控制作用等。

同时，介绍了利用强磁场下的凝固方法制备MnSb/MnSb-Sb梯度复合材料和梯度磁致伸缩材料、各向异性材料等新型功能材料的研究进展。

通过强磁场控制金属材料凝固过程可以有效改善材料的微观组织，并进一步提高材料性能，这为开发新型功能材料提供新的途径。

关键词强磁场，合金，凝固，功能材料，梯度材料，各向异性材料received2017-12-14,inrevised form 2018-02-03金属材料的性能最终取决于其微观组织结构。

绝大多数金属材料制备过程中都要经历凝固的过程，凝固过程中熔体流动、溶质和相分布、固/液界面形貌演变以及晶体取向等均会对材料的微观组织结构产生显著的影响。

因此，在凝固过程中，通过对合金成分、凝固速率、温度梯度、第二相(溶质、增强相或杂质等)含量及分布等参数[1,2]进行合理的控制，从而获得理想的凝固组织结构，已经成为了提高材料性能甚至开发性能优异新材料的重要途径之一。

近几十年中，研究人员不断尝试采用多种手段对凝固过程进行控制，从而开发出如定向凝固[3～5]、快速凝固[6～8]、离心铸造[9～12]、深过冷[13,14]和外加物理场控制的凝固手段[15～20]等，不但满足了科学技术发展和工业生产的需求，也丰富了金属凝固理论。

近些年来，随着超导材料和超低温冷却技术的进步，强磁场发生技术取得了突破性的进展，磁感应强度大于2 T的稳恒强磁场的产生和应用技术日趋成熟。

因此，强磁场作用下对金属材料凝固行为的研究引起了极大的关注。

磁场对物质通常表现出2种基本作用效果，包括对导电流体产生Lorentz力作用和对物质产生的磁化作用。

北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时测控技术

北京航空航天大学科技成果——金属熔体温度实时测控技术成果简介真空感应熔炼工艺一般由功率（kW）-时间（mi）的关系曲线进行控制，熔炼过程中工艺参数的确定一般都是凭借着操作经验，通常以一定大小的加热功率，一定的熔炼时间作为精炼工艺参数，但这对于熔炼过程的温度控制来说的不精确的。

因为即使在一定的功率条件下，熔体的温度仍然可能发生变化，而只有当温度发生明显变化后，操作工人才会对加热功率进行手动的调节；显然，这种温度的调节方式是滞后的，且很容易出现温度波动太大的现象，无法保证精炼过程中温度的长时间稳定，无法保证熔炼合金质量的稳定性。

而这种不稳定的变化最终也会对合金的熔炼效果产生影响。

真空感应炉内的熔体温度难以在线连续实时监测，更无法实现自动控制。

目前在工业炉的应用中，常用的控温手段是使用热电偶进行测温，采用温控仪表或PLC接收温度信号并输出控制信号给电源以调整工业炉的功率大小，然而由于在金属熔炼的过程中，热电偶若长时间浸入合金液中，热电偶易熔入金属液中，造成测温无法继续进行。

所以这种方法不适用于真空感应熔炼技术。

而单独采用红外测温+PLC的控制方式，则只能测控熔体表面的温度数据，在长时间精炼的情况下，红外测温仪本身易受到真空感应炉内蒸汽与灰尘的污染，造成温度测量的偏差，另一方面，熔体表面的浮渣量也会随精炼过程的进行而逐渐变化，造成温度测温的偏差；这两个方面共同作用，会使单独采用红外测温仪无法对温度进行准确的测控。

针对上述问题，本项目开发了一种金属熔体温度实时测控调整装置及方法，包括红外测温装置、可编程序逻辑控制器PLC、中频电源功率控制端口，可编程序逻辑控制器PLC连接中频电源功率控制端口，并根据预设的期望温度值控制真空感应炉的加热功率；红外测温装置对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行连续测量，热电偶对对真空感应炉坩埚内熔体的温度进行不连续测量，并将测量的温度信号发送给可编程序逻辑控制器PLC；所述可编程序逻辑控制器PLC根据热电偶所测温度信号进行校准，对真空感应炉的加热功率进行调整。

金属熔体中超声声空化特性的研究进展

金属熔体中超声声空化特性的研究进展王旭东;黄海军;周月明【摘要】超声是实现金属凝固组织细化的一种高效、简单方法,具有无“污染”熔体等诸多优点,但超声细化的关键——金属熔体中的声空特性尚不清楚,制约了超声细化理论的发展及该细化方法的应用.针对声空化,详述了声空化泡的形成、声空化结构与声空化泡的分布、声空化泡运动学与动力学的研究进展,介绍了金属熔体中声空化特性的研究现状,并对新研究方法与方向进行了展望.%Ultrasound is an efficient and simple method to realize the refinement of metal solidification structure,and it has many advantages such as no "contamination" melt,but the key to ultrasonic refinement is that the sound and air properties in the metal melt are not yet clear,which restricts the development of ultrasonic refinement theory and the application of this refinement method.Aiming at acoustic cavitation,the development of acoustic cavitation bubbles,acoustic cavitation structures & the distribution of acoustic cavitation bubbles,and the research progress of kinematics & dynamics of acoustic cavitation bubbles have been described in detail.The research status of acoustic cavitation characteristics in metal melts has been introduced.The new research methods and directions have been prospected.【期刊名称】《中国铸造装备与技术》【年(卷),期】2018(053)003【总页数】7页(P25-31)【关键词】超声;细化;声空化;金属熔体【作者】王旭东;黄海军;周月明【作者单位】宝山钢铁股份有限公司,上海201900;上海交通大学,上海200240;宝山钢铁股份有限公司,上海201900【正文语种】中文【中图分类】TB559;TG111.4超声处理是实现金属凝固细化的高效方法，大量的研究发现在液态金属及其凝固过程中引入超声能显著细化凝固组织[1～3]，而且该方法不仅较化学法具有不“污染”熔体的优点，还兼有工艺简单，普适性强、成本低廉的特点。

熔体结构

金属熔体结构及其控制技术的研究进展1 前言许多材料的制备都包含一个由液相到固相的凝固过程。

因而,凝固前液相的结构和性质将对材料的凝固过程、组织和性能产生重要影响。

合金液是由多种尺度和结构单元组成的呈熔融状态的熔体,熔体结构单元的多种尺度包含从单个原子到不同尺度的原子团簇或原子集团。

熔体结构呈现长程无序和短程有序的基本特征。

近年来,国内外学者对金属熔体的结构和性质进行了大量的研究。

发现金属和合金的液态结构和性质不仅与金属的种类和合金的成分及压力有关,而且也与熔体的热历史(即熔体的升降温速率、保温温度和保温时间等)有关。

并认识到通过控制熔体状态可控制合金的凝固过程、凝固组织和合金性能。

本文主要介绍国内外在熔体结构研究及利用熔体结构随温度变化的滞后性控制合金凝固组织和性能方面的成果与进展。

2 熔体结构的研究进展随着对液态结构的深入研究,人们对于液态结构有了新的了解，认识到金属的液态原子不是完全紊乱的,而是呈短程有序结构,或者称为原子团簇(流动集团)，这种有序性范围通常小于0.5nm。

金属熔体短程有序结构的发现,对于探索金属凝固的原理以及固体组织都起到重要的理论指导作用。

Saboung 利用中子衍射发现了K-Pd合金熔体结构因子上有预峰存在,它的有关参数和温度有关。

Slliot在非晶固体结构研究中发现了比短程有序大的多的结构, 并定义为中程有序。

中程有序结构的发现,对高温熔盐结构及其性质的控制有重要的理论指导作用。

虽然对高温熔体进行试验方面的研究存在不少困难,但高温熔体具有丰富的物理内涵和重要的应用背景,引起人们广泛的研究兴趣。

近年来对高温熔体研究较多的是关于熔体的结构及其与性质的关系, 主要集中于液态半导体、液体的金属- 非金属转变、表面熔化等方向。

随着实验技术的发展和研究方法的改进, 对熔体的研究取得了一些进展。

实验上主要是用X 射线和中子射线研究熔体的结构,理论上是对熔体结构进行数值模拟。

Kivelson等人发现在过冷的液态亚磷酸三苯酯(TPP)中存在不连续变化。

金属冶炼中的熔体行为与反应动力学

热导率
热导率是衡量熔体传热性能的参数，表示熔体传导热量的能力。热导率受到温度、金属或合金的组成、气氛等因素的影响。
熔体的结构与组成
01
金属键合
熔体中的金属原子通过金属键合相互作用，形成稳定的液态结构。金属
键合的性质决定了熔体的物理化学性质。
02
合金元素
在金属冶炼中，通常会添加一定量的合金元素，以改变熔体的物理化学
熔体行为对冶炼过程的影响
熔体粘度
熔体的粘度影响熔体的流动性和传热性能，进而影响金属的熔炼效率和温度控制。
熔体成分
熔体中不同元素的含量和分布对金属的冶炼过程和产品质量有重要影响。
熔体表面张力
表面张力影响熔体的润湿性和流动行为，对金属的分离和提纯过程具有关键作用。
反应动力学在冶炼过程中的作用
反应速率
反应机理
反应机理是指化学反应发生的具体过程和步骤。在金属冶炼中，了解反应机理有助于深入理解反应过程，从而优化反应条件和提高产物的纯度。
反应路径与能量
反应路径
反应路径描述了化学反应如何从起始状态到达最终状态的过程。在金属冶炼中，选择合适的反应路径可以降低能耗和减少环境污染。
能量变化
化学反应过程中伴随着能量的变化，包括吸热或放热。在金属冶炼中，了解能量变化有助于合理利用能源，提高能源利用效率。
性质。合金元素对熔体的结构与组成产生影响，进而影响熔体的性质。
03
气体和固体杂质
在金属冶炼过程中，熔体中会溶解一定量的气体（如氧气、氮气、氢气
等）和夹带部分固体杂质（如氧化物、硫化物等）。这些气体和杂质对
熔体的性质产生影响，需要进行去除或转化处理。
02
反应动力学
反应速率与机理

Al-Si熔体中Al4C3原位反应生成SiCp的研究的开题报告

Al-Si熔体中Al4C3原位反应生成SiCp的研究的开题报告题目：Al-Si熔体中Al4C3原位反应生成SiCp的研究背景：金属基复合材料具有高强度、高刚度、高耐磨损、耐高温等显著优点，而SiCp是金属基复合材料中常见的强化剂之一。

目前SiCp的制备方法主要有机械合金化、湿法法、干法法等，但传统方法存在工艺复杂、制备周期长、产品效率低等缺点，因此在制备方法上进行新的探索具有重要的意义。

研究意义：Al-Si熔体中Al4C3原位反应生成SiCp是一种新颖的SiCp制备方法，具有简单易实施、高效节能等优点。

通过研究Al-Si熔体中反应生成SiCp 的机制，可以进一步了解其制备原理，掌握其制备参数，为其在更广泛的领域中的应用提供技术支持。

研究内容：1. 确定Al-Si熔体中Al4C3反应生成SiCp的反应机理和存在形式；2. 确定反应温度、反应时间、熔体成分等制备参数对SiCp形态和性质的影响；3. 对制备得到的SiCp进行形貌、结构、力学等性质分析，评估其应用前景。

研究方法：1. 利用高温反应炉，将Al-Si熔体在一定条件下进行加热反应；2. 通过XRD、SEM等手段对反应产物进行表征，研究其微观结构与性质；3. 利用UHTC模型（单相复合材料模型）对制备得到的SiCp进行力学性能模拟预测。

时间安排：第1-2个月：文献调研，了解SiCp的制备方法和Al-Si熔体中Al4C3反应生成SiCp的研究进展第3-4个月：搭建Al-Si熔体高温反应炉，确定反应参数第5-7个月：对反应产物进行形貌、结构、力学等性质分析第8-9个月：对SiCp进行力学性能模拟预测第10-12个月：撰写论文并修改预期成果：1. 确定Al-Si熔体中Al4C3反应生成SiCp的反应机理和存在形式；2. 确定反应温度、反应时间、熔体成分等制备参数对SiCp形态和性质的影响；3. 实验得到的SiCp可作为金属基复合材料中的强化剂应用；4. 相关研究成果可发表在材料领域权威期刊上，提高团队的学术影响力。

先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展

先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展一、本文概述随着航空、航天、能源等领域的快速发展，对材料性能的要求日益提高，高温合金作为一种重要的结构材料，在这些领域中发挥着至关重要的作用。

其中，先进高温合金因其优异的高温性能、抗氧化性和抗腐蚀性，成为当前研究的热点。

然而，先进高温合金的制备技术仍面临许多挑战，尤其是其近净形熔模精密铸造技术，更是制约其应用的关键因素。

本文旨在全面综述先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的最新研究进展，包括其基本原理、工艺流程、关键技术难题及解决策略等，以期为推动该领域的技术进步提供参考。

本文将简要介绍先进高温合金的基本特性及其应用领域，阐述近净形熔模精密铸造技术在先进高温合金制备中的重要性。

然后，重点分析近净形熔模精密铸造技术的关键工艺环节，包括熔模制备、型壳制造、熔炼与浇注、凝固控制等，并讨论各环节的优化策略。

接着，本文将深入探讨近净形熔模精密铸造技术在先进高温合金制备过程中遇到的主要技术难题，如氧化、热裂纹、缩孔等，并提出相应的解决方案。

本文将展望先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的发展趋势，探讨新材料、新工艺、新技术在该领域的应用前景。

通过本文的综述，期望能为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考信息，推动先进高温合金近净形熔模精密铸造技术的进一步发展。

二、高温合金及其特性高温合金，也称为超合金，是一类能在高温下保持优异机械性能和化学稳定性的金属材料。

它们主要由铁、镍或钴作为基体，辅以各种合金元素，如铬、铝、钛、钨、钼、铌和钽等，通过精密的合金化工艺制成。

这些合金元素能够增强基体材料的强度、硬度、抗氧化性、抗热腐蚀性和抗蠕变性能，使得高温合金能够在600℃甚至更高的温度下长期稳定运行。

高温强度：高温合金在极高温度下仍能保持较高的强度，这使得它们成为制造高温部件，如航空发动机燃烧室、涡轮叶片等的理想材料。

良好的抗氧化性和抗热腐蚀性：通过添加特定的合金元素，高温合金能在高温环境下形成一层致密的氧化物保护膜，防止了基体材料的进一步氧化和热腐蚀。

铝合金绿色熔炼的最新工艺技术研究

铝合金绿色熔炼的最新工艺技术研究摘要：铝材加工生产过程中铝合金的加工熔铸过程相对比较复杂，且会产生大量的能源消耗，因此利用绿色熔炼技术能够有效减少铝合金铸造过程中产生的能源损耗，不仅能够减少对有毒物质的排放还能够提高资源的利用率。

基于此，本文对铝合金绿色熔炼的意义进行简要分析，并探讨了铝合金绿色熔炼的最新技术手段。

关键词：铝合金熔炼；绿色熔炼；能源节约引言：随着国家经济水平的不断发展，对生态环境的重视程度也开始越来越高。

因此在生产过程中开始注重产业升级，利用先进的科学技术保护和维护生态系统稳定。

通过利用铝合金绿色熔炼技术能够有效促进产业升级，改善当前的生态结构，促进我国经济可持续发展。

1.铝合金绿色熔炼的意义1.1有效节约能源在我国的能源体系当中，铝资源十分紧缺且整体品质较差，再加上我国铝资源的消耗量较大导致能源结构失衡。

因此通过铝合金绿色熔炼技术能够有效节约铝资源，提高铝资源的利用率。

1.2促进废铝的回收利用废铝同样也是一种非常优秀的铝资源，在废铝当中有很多具有回收价值的结构金属材料，在对废铝进行再加工时所产生的能耗仅仅是原铝提取所产生能耗的5%，且铝在使用过程中具有很强的抗腐蚀性。

通过铝合金绿色熔炼技术能够提高废铝的再利用率，进而减少能源消耗。

1.3创造经济价值我国目前对废铝的回收率较高，但是并没有获得更多的经济效益，主要是因为大部分废铝回收工作并没有专门的生产线，也就导致废铝的可利用价值降低。

因此，通过铝合金绿色熔炼技术能够有效提高废铝的利用率和生产效率，通过废铝再利用获得更高的经济价值。

2.铝合金绿色熔炼的最新技术手段2.1数字化熔炼技术在设计铝合金熔炼生产线时，应当利用标准化作业以及准时生产的精益管理模式，利用人工智能和信息技术对熔炼过程中的每一个环节和生产程序进行监督管理，进而提高生产效率保证熔炼过程的安全性。

第一，在熔炼过程中保证信息能够实时同步，合理使用生产原料并在适当的时机投入到合理的生产环节当中去，提高产品质量。

熔体金属流变性与表面张力的研究与控制

BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
新型流变测量技术的发展
光学测量技术
利用光学原理，如干涉、散射和折射等，对熔体金属的流变性进行非接触式测量，提高测量精度
和实时性。
声学测量技术
利用声波在熔体中的传播特性，通过分析声速、衰减等参数，评估熔体金属的流变性，具有高灵
表面张力对熔体金属行为的影响
熔体金属的流动
表面张力对熔体金属的流动行为产生影响，如影响金属液体的润湿性、流动性和铺展等。
熔体金属的凝固
表面张力对熔体金属的凝固过程也有影响，如影响金属液体的结晶形貌和组织结构。
熔体金属的表面现象
表面张力还影响熔体金属表面的各种现象，如金属液体的泡沫化、乳化和浮选等。
微纳结构表面设计
通过在材料表面设计微纳结构，改变表面自由能，实现对表面张力的调控，具有高稳定性和可重复性。
跨学科研究与应用
材料科学与工程
01
结合材料科学的基本原理，研究熔体金属的物理和化学性质，
为流变性和表面张力控制提供理论支持。
物理学与化学
02
利用物理学和化学的基本原理，深入探讨熔体金属流变性和表
表面处理技术
表面处理技术是指通过物理或化学方法对熔体金属表面进行处理，改变其表面状态，从而达到控制表面张力的目的。
常见的表面处理技术包括喷丸处理、表面涂层、离子注入等，这些技术可以根据具体需求选择使用，以实现对熔体金属表面张力的有效控制。
05
研究与控制的实际应用
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA

基于液态结构变化的金属熔体结构敏感物性的研究进展

Ｓｒｃｒｎｅｅｉｆｔｉｌ，ｎｓｙｏＥｕａｏＳａｄｎｎｖｒｉ－Ｊａ５０１ｔｔｅｄＨｒｄｔｏＭａｅａＭｉｉｒｆｄｃｔｎ，ｈｎｏｇＵｉｓｙ，ｉｎ２０６）ｕｕａｙｒｓｔｉｅｔｎＡｓａｔＴｅｅｅｔｅｅｒｈｒｇｅｓｄｖｌｐｎｓｒｓｌｄｉｕｓｎｔｅｅａｏｓｉｂｔｅｎｐｙｉｌｒｐｒｅ（．ｂｔｃ：ｈｃｎｓａｏｒｓ，ｅｅｏｍｅｔｅｕｔａｓｅｌｔｎｈｐｅｅｈｓａｐｏｅｔｓｅｒｒｒｃｐ，ｓｎｓｏｈｒｉｗｃｉ
ＤＮａｂ１ＥＧＩｏｎ，Ｎｈｎ２ＴＮＥＧＹｎｏ，Ｎｔｒ１ＷＡＧＺｉｇ，ＥＧＸｎｉ，ＵｕｅＧＯＺｏｇｕｎＧａａｍｉｉｎＳＮＹｊｌＵｈｎｑａ２ｙ＃ｉ，
（．ｌｇｆＭａｅｉｌｃｅｃｎｇｎｅｎＪｎｎＵｎｖｒｉ，ｉａ５０２；２ｅＫｅａｏａｏｙｏｉｕｄ１ＣｏｌｅｏｔｒａｓＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｇ，ｉａｉｅｓｔＪｎｎ２０２ｅｉｙ．ｙＬｂｒｔｒｆＬｑｉ
摘要；综述了目前国内外对液态金属物理性能（黏度、如密度、面张力、表电阻率等）与液态微观结构变化的关系的研
究现状、取得的成果和存在的问题。越来越多的研究结果证实，合金液态存在液一液结构的转变和物理性质的不连
续性变化，合金液态物理性质的不连续性变化与液一液结构的转变有着密切的联系。对该方向未来的发展提出了展

探究铝合金熔炼工艺与质量控制

探究铝合金熔炼工艺与质量控制摘要：在日常生产中，铝合金冶炼过程会直接影响铝合金的金属元素组成和元素结构，从而改变铝合金的化学和物理性能。

如果想使铝合金具备很强的机械适用性，要不断优化熔化工艺。

本文对铝合金熔炼工艺流程设计和精炼工艺进行了讨论，并研究了提高其性能的适当方法。

关键词：铝合金熔炼；熔炼工艺；质量控制引言铸造铝合金是用熔融金属填充模具以获得各种形状的坯料的铝合金。

在铝合金铸造过程中，获得清洁铸造的铝合金可以保证铝合金铸件的质量，也是铝合金铸造熔炼的核心，而熔体精炼是做到清洁铸造铝合金最常见、最有效的手段之一。

1. 铝合金分类铝合金按用途分为变形铝合金和铸造铝合金。

变形铝合金涵盖日常使用的铝合金门窗和航天飞机机械材料，可参照不同要求进行热处理。

而铸造铝合金主要有铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金、铝锌合金和稀土铝合金等。

在实际生产过程中，根据各种化学元素的含量对熔融铝合金进行分类。

在铸造过程中，应当参照实际化学成分添加或减少原材料的用量。

一些制造商予以的成品铝锭已经含有产品所需的几种合金元素。

在熔炼过程中，基本不应当需要添加其他化学元素，也不应当需要借助配比直接熔炼铝液，这种铝合金适用于结构单一的产品。

目前选用最多的原材料是纯铝锭，在铸造过程中参照结合实际生产应当需要调整化学成分。

优点是能够熔炼不同等级的铝合金液，能够满足不同产品的需求，产品种类繁多。

在熔化铝合金之前，一定要按要求准备配料，并根据合金牌号考虑新材料、再生材料和主要合金中各种元素的烧损。

2. 铝合金熔炼流程与关键技术2.1熔炼流程在铸造过程中，添加的Mg、Zn和Cd元素会与合金精炼过程中形成的C2Cl6（六氯乙烷）发生反应，将Mg元素与Cl元素一起稀释，Cd元素会随着时间的推移高温精炼而不断减少。

为保证ZL109A铝合金中合金化微量元素含量，可在C2Cl6静置半小时后再开展后续操作，整个操作过程不超过2小时。

在整个铸造过程中，鉴于炉料的高温和铸造坩埚等铸造工具的各种化学反应，不可避免地会导致铸造合金重量中的各种杂质。

金属间化合物熔体结构

金属间化合物的优良性能
金属间化合物可以作为良好的功能材料，用于开发新型半导体，有些具有超导性和磁性。因而金属间化合物被广泛应用在半导体、记忆合金、贮氢材料、牙科材料、高亮度电子原材料及触媒材料等领域。
化合物形成合金熔体结构特点
Experimental structure factors and pair correlation functions of liquid Ag–Ga(Sn) alloys at 1000 C. The circles represent the diameter of the Fermi sphere 2kF; the bars indicate the minima of the Friedel-oscillations.
含化合物金属熔体结构的共存理论
含化合物金属熔体结构的共存理论
共存理论对含化合物金属熔体的看法
1、含化合物金属熔体由不同金属正离子、电子和化合物分子组成。由于金属正离子和电子处于电中性状态, 所以也可以说含化合物金属熔体由原子和分子组成。 2、原子和分子之间进行着动态平衡反应，如：
xA+yB=AxBy
金属间化合物熔体结构
学生：康慧君学号：09B909034
主要内容
金属间化合物形成合金简介
熔体结构
金属间化合物
化合物形成合金熔体结构特点含化合物金属熔体结构的共存理论化合物金属熔体结构共存理论的应用
金属间化合物形成合金简介
金属间化合物研究背景
1914年，“金属间化合物”这一名词首次从一般的正常化合物中单独区分出来，到目前为止已经发现了大约25000种以上金属间化合物。金属间化合物一般指由两个或更多的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特征的化合物。近年来，GaAs、Bi2Te3、CdS之类的半导体化合物也包括在金属间化合物之中，并且扩大到元素周期表中硫左侧类金属和非金属元素(氢除外)之间所构成的二元及多元系内出现的所谓中间相。

CuSn合金熔体结构变化及其对凝固行为和组织的影响

Ｔｅｐｒｔｒ／Ｃｍｅａｕｅ￣
８５℃ ，５～１００℃）进行熔体过热处理试１８５４后１选取在８０ｏ熔体结构转变开始附近温度））３Ｃ（
图１ＣＳ３ｕｎ０合金熔体电阻率随温度变化曲线
・７３・
１试验方法
电阻率是结构敏感物理量，研究表明，电阻法对
于探索液态合金的结构变化十分有效且灵敏。因
此，文采用直流四电极电阻法（细情况及试验装本详置见参考文献）ＤＳ和Ｃ热分析考察了ＣＳ３ｕｎ０合金熔体在液相线之上随温度的变化情况。实验所用合金由高纯Ｃ、ｎ金属（９９）８０℃保温３ｕＳ９．９在３Ｏ
ＡｂｔａｔＡｎａｏｒｌｒｅｅｓｂｌｈａｇｅｓｒｃ：ｂｎｍａｉｒｖｒｉｅｃｎｗａｆｎｄｏｎ－ｓｏｕｐＴａＤＳＣｃｖｓｏｌｑｄＣｕｎｄｕｒｅｆｉｕｉＳｎ３０
ａｌｌｏｙ，
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金属凝固过程的研究与控制

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转变过程中，金属原子由无序的液态排列转变为有序的晶体结构，形成固态金属。
转变过程中伴随着能量的变化，包括潜热和相变热等。
1Hale Waihona Puke 23热力学研究金属凝固过程的平衡状态和相变规律，涉及自由能、熵、焓等热力学参数。
动力学研究金属凝固过程的速度和时间关系，探讨相变过程中原子迁移、晶核形成和长大的机制。
热力学和动力学对理解金属凝固过程具有重要意义，并为控制凝固过程提供理论依据。
控制方法
共晶反应
偏析现象
在金属凝固过程中，溶质元素在固相和液相中的分布不均匀，导致金属组织中出现化学成分的差异。
控制方法
通过优化铸造工艺、选择合适的熔炼材料、加入微量元素等手段，可以减轻或消除偏析现象，提高金属材料的性能。
03
CHAPTER
金属凝固过程中的缺陷形成与控制
在金属凝固过程中，由于液态金属的体积收缩，未能及时得到充分补充，会在铸件内部形成孔洞，即缩孔和缩松。
铸造工艺优化
03
实验与模拟结合
将实验结果与数值模拟结果进行对比分析，进一步优化金属凝固过程。
01
实验验证
通过实验验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
02
实验优化
通过实验手段优化金属凝固过程，提高铸件性能和降低生产成本。
05
CHAPTER
金属凝固过程的应用与实例
金属铸造是将熔融态的金属注入或压入铸模中，冷却后形成所需形状的金属制品的过程。金属凝固过程在此过程中起着至关重要的作用，它决定了铸件的质量和性能。
控制金属的凝固过程可以防止铸造缺陷的产生，如缩孔、缩松和热裂等。通过优化铸造工艺参数，如浇注温度、冷却速度和铸模温度等，可以提高铸件的质量和力学性能。

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关键词：熔体结构；液／液结构转变；滞后性；过热处理
中图分类号：Ｔ１１４Ｇｌ．
文献标识码：Ａ
文章编号：１７６４—３６（００００２０９２２１）７— ００— ７
ＰｒｇｅｓｉｈｅＲｅｅｒｈｏｅｔＳｒｔｒｏｒｓｎｔｓａｃｆＭｌｔｕｃｕｅａｄＩｓＣｏｔｏｌｎｃｎｏｏｙｎｔｎｒｌｉｇＴｅｈｌｇ
程、组织和性能产生重要影响。
关ｔ “ 。 ’
。并认识到通过控制熔体状态可控制合
。
金的凝固过程、凝固组织和合金性能
本文主要介绍国内外在熔体结构研究及利用熔体结
Ｋｙｗｏｄｅｒｓ：ｍｌｓｕｔｒ；ｌｕｄｌｕｄｐａｅｔｎｉｏ；ｈｓｒｓ；ｓｐｒｅｔｇｅｔｔｃｕｅｉｉｉｉｈｓａｓｉｒｑ／ｑｒｔｎｙｔｅｉｕｅａｉｅｓｈｎ
１前言
许多材料的制备都包含一个由液相到固相的凝固过程。因而，凝固前液相的结构和性质将对ｙｎ，Ｚｎ，ＪＥＷａｑＩｅｇｕＨＵＭａＩｎｉ
（．ｃｏｌｆｔｒｌａｄＣｅｃｌｎｉｅｒｇｉｎＴｃｎｌｉｌｎｅｓｙｉｎ７０３，Ｃｉａ１Ｓｈｏｏｅａｎｈｍｉｇｅｎ，Ｘ’ ｅｈｏｇａＵｉｒｉ，Ｘ ’ ０２ＭａｉｓａＥｎｉａｏｃｖｔａ１ｈ）ｎ（．ｔｔＫｙＬｂｏｏｄｃｔｎＰｏｅｓｇｏｔｗｓｒｏｙｃｎｃｌｎｖｒｔ，Ｘ’ １０２ｈｎ）２Ｓｅｅａｆｌｉａｏｒｃｓｉ，ＮｒｅｔｎＰｌｔｈｉｉｓｙｉｎ７０７，ＣｉａＳｉｆｉｉｎｈｅｅａＵｅｉａａ
第２９卷第７期２１００年７月
中国材料进展
ＭＡＴＥＲＩＬＡＳＣＨＩＮＡ
Ｖｏ｜９Ｎｏ７ｌ２．
Ｊ１２０ｕ．０１
展金属熔体结构及其控制技术研究进的
坚增运，朱满，介万奇
（．西安工业大学材料与化工学院，陕西西安７０３）１１０２（．西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安７０７）２１０２
ｈｔｒｓｓｃｎｃｎｒｌｔｓｌｄｆｃｔｏｅａｉｒｇｅｔｙｒｆｎｔｅａ —ｏｉｉｅｉｒｓｒｃｕｅａｄｒｍａｋｂｙｉｒｖｙｓｅｅｉａｏｔｏｈｅｏｉｉａｉｎｂｈｖｏ，ｒａｌｅｅｈｓｓｌｄｆｄｍｃｏｔｕｔｒｓｎｅｒａｌｍｐｏｅｉｉｉｔｅｍｅｈａｉａｒｐｒｉｓｏｌｙ．ｈｃｎｃｌｐｏｅｅｆａｌｔｏ
摘要：综述了国内外在熔体结构研究方面的现状与进展，介绍了通过控制合金熔体的预结晶状态来改善合金组织和性能的
相关技术及成果。可以得出：温度和压力可使金属熔体发生液／液结构转变，金属熔体结构随温度的变化存在滞后性，利用熔体结构随温度变化的滞后性可控制合金的凝固过程、明显细化合金的凝固组织、大大提高合金的力学性能。
Ａｂｔｃ：Ｉｒｓｎｐｐｒｈｒｇｓｉｔｅｒｓａｈｏｌｓｕｔｒｏｔａｅｉｅ，ｂｓｅ，ｔｅｃｎｓｒｔｎｐｅｅｔａｅ，ｔｅｐｏｒｓｎｈｅｅｒｆｔｔｃｅｆａｗｓｒｖｅｄｅｉｓｈｏ — ａｅｃｍｅｒｕｍｅｌｗｄ
ｅｒｅｅｈｏｏｉｓａｄａｈｅｅｎｓｏｒｖｎｈｅｏｔｃｕｅａｄｍｅｈｎｃｌｒｐｒｅｆａｌｙｂｏｔｌｎｅｅｎｄｔｃｎｌｇｅｎｃｉｖｍｅｔｆｉｏｉｇｔｅｍｉｒｓｔｒｎｃａｉａｏｅｔｓｏｌｙｃｎｒｌｇｔｍｐｎｒｐｉｏｏｉｈｍｅｔｔｔｓｂｆｒｏｉｉｃｔｎｗｒｒｓｎｅ．Ｉｃｎｂｅｃｅａｈｒｘｓｌｕｄｌｕｄｐａｅｔｎｉｏｓｉｄｃｄｌｓａｕｅｏｅｓｌｆａｉｅｅｐｅｅｔｄｄｉｏｔａｅｒａｈｄｔｔｔｅｅｅｉｔｉｉ —ｉｉｈｓｒｓｔｎｎｕｅｈｑｑａｉｂｅｅａｕｅａｄｐｅｓｒｎｔｅｍｅｔＴｅｔｎｉｏｆｍｅｔｓｒｃｕｅｗｔｅｅａｕｅｉｏｙｔｒｓ．Ａｐｌｉｇｔｅｙｔｍｐｒｔｒｎｒｓｕｅｉｈｌ．ｈｒｓｉｎｏｌｔｕｔｒｉｔｍｐｒｔｒｓｆｓｅｅｉａｔｈｈｓｐｙｎｈ