粘度和液体之间的直接相关性结构Cu-Sn合金

文摘

的粘度和液体结构( , , , ,哦%)融化了。依赖于温度的粘度和相关长度都显示了一个指数衰减函数(Arrhenius-type方程),这是类似于我们的前研究Cu-Ag合金。粘度和液体结构之间的关系被研究。一个简单的粘度和关联长度之间的关系被发现。的比例和显示了与温度的线性关系,它不同于我们以前研究结果Cu-Ag合金。在四个Cu-Sn合金,和合金有较高的粘流活化能 ,构造演化的活化能 ,和斜率的线性关系/由于与温度集群的形成。

1。介绍

粘度是最重要的物理性质之一融化。它可以被视为相互作用力的反射相对运动原子或分子,也是液体的基础结构。原子间相互作用的变化必然会引起结构的变化,反之亦然。粘度是视为一个结构敏感的属性(1]。粘度和液体结构之间的关系引起了广泛的兴趣和研究。早在1940年代,出生和绿色(2)建立了一个液体的粘度之间的相关性,相关函数 ,两原子间的潜力 。先后在1960年代和1950年代,Zwanzig et al。3]和大米和Allnatt [4)提出了一个类似的摩擦系数的修正方程为有限的微分方程和边界条件函数 。尽管一些由这些模型计算结果与实验吻合较好,在一些单一金属,一些计算结果不满意由于难以获得准确的两原子间的潜力(5]。特别是合金。一些研究在合金粘度之间的关系和结构被报道。

这项研究是我们的一个系列实验研究粘度之间的关系和液体结构二元合金。的粘度( , , , ,哦由振动粘度计%)融化了。通过x射线衍射方法(基于结构调查6),粘度和液体之间的直接相关性结构Cu-Sn合金被发现,这是不同于我们以前研究Cu-Ag合金(7]。

2。材料和方法

纯铜质量(99.99%)和锡质量(99.98%)在真空感应炉熔化准备的样本Cu-Sn合金用于这项工作样品冷却到室温时,他们被加工成合适的大小,一个长方体 和一个圆柱体 分别对x射线衍射和粘度的实验。

高温扭转振动粘度计是用于粘度调查。测量过程的细节中可以看到我们以前的作品(8,9]。一个- - - - - -型x射线衍射仪高温融化用于液体结构的实验。辐射(波长 )衍射样本选择石墨单色器。首先,Krogh-Moe-Norman方法(10,11)是用于相干散射强度的转换。其次,修改值由克罗默和曼12)被用来纠正康普顿散射。最后,结构因素是通过Ashcroft-Langreth方法(13,14]。详细的过程中可以看到[15,16]。相关长度在这工作是计算使用 ,在那里第一个峰值的half-height-width吗(17,18]。

3所示。结果与讨论

测量粘度(散点)的四个Cu-Sn合金如图1。粘度随温度的变化趋势可以安装由阿仑尼乌斯方程: 在哪里是一个常数,这是由材料的性质决定的,粘性流动活化能,气体常数,开尔文温度。

从图1,可以看出Cu-Sn合金的粘度随Sn内容的增加而减小。的粘度和合金随温度变化速度比其他两个合金。我们相信这是与的形成有关集群在Cu-Sn合金随温度降低19]。的值和/的四个Cu-Sn融化可以通过拟合得到粘度数据图1由(1)。详细的拟合结果如表所示1。结果表明,和合金有较小的值和更大的价值/ 。和合金的最小值(0.297 mPa·s)和最大的价值/(2604.146 K)。

相关长度(散点)研究四个Cu-Sn合金如图2。可以看出,相关的数据长度还显示一个指数函数随温度改变,可以安装一个Arrhenius-type方程: 在哪里是一个常数,这是由材料的性质决定的,然后呢是构造演化的活化能。

类似于粘度对温度的依赖关系,相关长度随Sn内容的增加,相关长度的和合金随温度变化速度也比其他两个合金。通过拟合相关长度在图2由(2),和/可以得到的四个Cu-Sn合金。详细的拟合结果如表所示1。结果表明,合金的最小值(0.3296 nm)和最大的价值/(1058.307 K)。

粘度和相关长度的四个研究Cu-Sn合金尽显Arrhenius-type与温度的关系,也就是说,一个指数衰减函数与温度。这类似于我们之前研究的Cu-Ag合金(7]。这是否意味着粘度之间的相关性和相关长度在Cu-Ag合金也适合Cu-Sn合金吗?Cu-Ag合金粘度之间的相关性和相关长度被发现(7]

通过计算,粘度和关联长度之间的相关性Cu-Ag合金如上所示不适合Cu-Sn合金。作为一个简单的共晶二元合金,Cu-Ag融化均匀;粘度和液体结构随温度变化同步。它可以看到在我们的早期研究,为粘性流动活化能的值和构造演化几乎是相等的,这意味着温度依赖特性粘度和关联长度的指数变化规律是相似的。但是,Cu-Sn合金,其结构不均匀的形成和Sn-Sn集群(19]。从表可以看出1这对粘流活化能的值和构造演化有一个更大的差异。因此,粘度随温度和液体结构改变异步Cu-Sn合金。

考虑到不稳定的原子簇在高温,他们有更少的影响原子运输性质,如粘度。但是,在低温区,原子簇是相对稳定的,以及它们之间相互作用加强,所以他们对粘度有更大的影响。即相对于结构变化,粘度随温度变化缓慢在高温和低温变化很快。所以粘度之间的关系和结构还应该与温度有关。研究相关长度的比率和粘度,我们发现它正比于温度,如图所示3。线拟合的线性方程:

山坡上的安装线如表所示1。从图可以看出3和表1的山坡上,和比其他两个Cu-Sn合金合金更大。我们相信,这是与更多集群形成和比其他两个合金。

4所示。结论

总而言之,四个Cu-Sn融化的粘度和液体结构由振动粘度计和x射线衍射方法研究。粘度和液体结构之间的关系进行了研究。结果表明,粘度的温度依赖性和相关长度可以安装好Arrhenius-type方程。相关长度的比值和粘度显示了与温度的线性关系,它不同于我们之前研究结果Cu-Ag合金。在四个Cu-Sn合金,和合金有较高的(粘性流的活化能),(构造演化的活化能),(斜率的线性关系 与温度)由于更多集群形成和比其他两个Cu-Sn合金熔化。我们工作的结果将增强的理解动态属性之间的相关性和液态合金熔体的结构。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(批准号51501029)和山东省自然科学基金,中国(批准号ZR2014EL001)。

引用

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