论文摘要
根据电磁感应的基本原理，设计了可连续实时测量液态金属在降温过程中等效磁导率随温度变化的金属等效磁导率测量仪。本文主要对金属等效磁导率测量仪进行理论分析，并测量不同液态金属在降温过程中等效磁导率的变化，探讨金属结构转变与等效磁导率变化之间的关系。这将为研究金属的结构转变提供一种新的途径，特别是对液态金属的结构研究具有重要意义。同时，利用等效磁导率、高温熔体粘度、液态X射线衍射等为主要实验手段，对液态金属Pb、Sn以及部分Cu-Sn合金熔体的微观结构演变过程进行研究。在考虑了交变磁场下导电材料内涡流对于磁场的影响后，提出等效磁导率的概念——由磁导率感应的磁场与涡流产生的反作用磁场叠加以后，样品内实际磁感应强度与外加磁场的比值。通过对金属等效磁导率测量仪的理论分析，获得仪器的输出电压信号与材料等效磁导率之间的关系式。并且指出对于不同的材料，等效磁导率变化表示的意义不同：对于铁磁性材料，它的变化主要反映材料磁导率的变化：对于非铁磁性材料，它的变化主要反映其电导率的变化。利用等效磁导率测量仪测量了铁磁性材料Co79．5Sn20．5合金以及非铁磁性材料Cu75Sn25合金在降温过程中等效磁导率随温度的变化情况，发现对于不同的材料，其在液态、凝固过程以及固态中的各种结构转变在等效磁导率的变化曲线上都有相应的突变。这个实验结果说明材料在液态、凝固过程以及固态下的不同结构转变都可以用等效磁导率的变化来表征。利用等效磁导率、粘度、密度及DSC热量等实验手段，研究在降温过程中液态金属Pb的结构演变。在降温过程中，熔体Pb的各种物理性质在近似的温度点都存在不连续变化点。利用液态X射线衍射仪测量其结构参数的变化，发现其相关半径在相近的温度也存在相应的突变。这说明液态金属Pb在物性突变温度附近发生了微观结构的转变。这个结构转变主要是由于其内部的短程有序结构重新排列组合，形成了有序度较高的短程有序结构，出现了fcc、hcp等结构造成的。液态金属Sn的等效磁导率随温度的变化也存在不连续变化点，根据其等效磁导率的变化情况，从电子层次上进行分析，认为这是由于熔体中共价键结构的出现造成的。在降温过程中，Cu85Sn15合金熔体的等效磁导率及粘度随温度降低存在一个不连续变化点。Cu85Sn15合金熔体的物性变化是由于熔体中发生了短程有序到中程有序的结构转变造成的。而Cu65Sn35合金熔体，随温度降低，其等效磁导率及粘度均存在两个转变点——高温转变点和低温转变点。而在降温过程中，由液态X射线衍射获得的结构参数相关半径只在低温转变点明显增大，而熔体的配位数在高温转变点和低温转变点都有明显的增加。这说明在Cu65Sn35熔体内存在两次结构转变过程。Cu65Sn35合金熔体在高温转变点的结构变化，是由于熔体内原子团簇内部结构发生变化，成键原子增加引起的。低温转变后Cu65Sn35合金熔体的配位数及配位层的位置与固态的Cu6Sn5相的对应数值都是非常接近的，因此认为低温转变是由于熔体内出现了类固态的Cu6Sn5相金属间化合物造成的。
论文目录
摘要ABSTRACT主要创新点第一章 绪论1.1 关于液体的基本知识1.2 液态金属的研究1.2.1 液态金属结构的模型和理论1.2.2 液态金属的研究方法1.3 液态金属电磁性质的测量方法1.3.1 物质磁性的基本知识1.3.2 液态金属磁性的测量方法1.3.3 电磁感应、涡流及等效磁导率1.3.4 液态金属电阻率的测量方法1.4 液态金属电磁性质与结构的研究1.4.1 液态金属磁化率与结构的研究1.4.2 液态金属电阻率与结构的研究1.5 本文的研究意义与主要内容参考文献第二章 研究方案与实验方法2.1 研究方案与技术路线2.2 实验方法2.2.1 高温熔体粘度测量2.2.2 液态X射线衍射分析2.2.3 差示扫描量热分析2.2.4 液态金属的密度测量2.3 本章结论参考文献第三章 金属等效磁导率测量仪的设计及分析3.1 金属等效磁导率测量仪的具体设计3.2 金属等效磁导率测量仪的理论分析3.2.1 磁路及其欧姆定律3.2.2 仪器中的磁路计算3.3 圆柱形样品等效磁导率的分析3.3.1 铁磁性样品3.3.2 非铁磁性样品3.4 本章结论参考文献第四章 等效磁导率对金属结构变化的表征4.1 等效磁导率对于铁磁性材料结构变化的表征79.5Sn20.5合金结构变化的表征'>4.1.1 等效磁导率对Co79.5Sn20.5合金结构变化的表征79.5Sn20.5合金结构转变的不同表征方法的比较'>4.1.2 Co79.5Sn20.5合金结构转变的不同表征方法的比较79.5Sn20.5合金固态相变与等效磁导率的研究'>4.1.3 Co79.5Sn20.5合金固态相变与等效磁导率的研究4.2 等效磁导率对于非铁磁性材料结构变化的表征75Sn25合金冷却过程结构变化的表征'>4.2.1 等效磁导率对Cu75Sn25合金冷却过程结构变化的表征75Sn25合金熔体结构演变的表征'>4.2.2 等效磁导率对Cu75Sn25合金熔体结构演变的表征4.3 本章结论参考文献第五章 液态金属Pb与Sn的结构研究5.1 液态金属Pb的结构研究5.1.1 液态金属Pb的物理性质随温度的变化5.1.2 液态金属Pb的X射线衍射研究5.1.3 液态金属Pb的结构转变5.1.4 液态金属Pb等效磁导率与结构的关系5.2 液态金属Sn的结构研究5.3 本章结论参考文献第六章 Cu-Sn合金在液态凝固过程的结构演变85Sn15合金熔体的结构研究'>6.1 Cu85Sn15合金熔体的结构研究85Sn15合金熔体的等效磁导率及粘度随温度的变化'>6.1.1 Cu85Sn15合金熔体的等效磁导率及粘度随温度的变化85Sn15合金熔体的结构转变'>6.1.2 Cu85Sn15合金熔体的结构转变65Sn35合金熔体的结构研究'>6.2 Cu65Sn35合金熔体的结构研究65Sn35合金熔体的等效磁导率及粘度随温度的变化'>6.2.1 Cu65Sn35合金熔体的等效磁导率及粘度随温度的变化65Sn35合金熔体的X射线衍射研究'>6.2.2 Cu65Sn35合金熔体的X射线衍射研究65Sn35合金熔体的结构转变'>6.2.3 Cu65Sn35合金熔体的结构转变65Sn35合金在凝固过程中等效磁导率变化的研究'>6.3 Cu65Sn35合金在凝固过程中等效磁导率变化的研究6.4 本章结论参考文献第七章 结论及工作展望7.1 结论7.2 工作展望致谢附录附录一 攻读博士期间发表论文附录二 其他科研成果附录三 攻读博士期间获奖情况外文论文Structure change of Pb meltThe structure change of Cu-Sn melt学位论文评阅及答辩情况
相关论文文献
标签：液态金属论文; 结构转变论文; 等效磁导率论文;
