冶金熔体的物理性质

1、124.1 熔化温度3表 4 1 常 见 冶 金 熔 体 的 熔 化 温 度 物 质 熔 化 温 度 / C 金 属 工 业 纯 铁 1530 Fe 1538 N i 1453 C u 1083 P b 327.5 熔 盐 铝 电 解 质 960 镁 电 解 质 580700 锂 电 解 质 350360 熔 渣 11001400 熔 锍 7001100 45图41 MgOFeOSiO2渣系熔化等温线图 67图42 CaOFeOSiO2渣系熔化等温线图 8)(92SMS2Mgrv4.2 密密 度度910表 4 2 某些熔体密度公式中的系数 熔体 纯铁 纯铝 冰晶石 NaF CaF2 MgCl2

2、 BaCl2 LiCl KCl 8580 2487 3288 2734 3179 1976 4015 1884 2136 0.853 0.272 0.937 0.610 0.391 0.302 0.681 0.433 0.583 11温度温度 / K温度温度 / C密度密度 / 103kgm 3图43 铁液的密度与温度的关系 12温度温度 / C密度密度 / 103kgm 3图44 A12O3CaOSiO2Na2O渣系的密度 131413MOMOkgm, )/(%/115331673mkg10100167307. 0，TT16CaO / %(质量)Al2O3/ %(质量)SiO2SiO2/ %

3、(质量)CaO / %(mol)SiO2/ %(mol)FeO / %(mol)FeOCaO图45 A12O3CaOSiO2渣系的密度（1500C，单位为103kgm3） 图46 CaOFeOSiO2渣系的密度（1500C，单位为103kgm3） 17dxdvAF4.3 粘 度18dxdvAdtdpdtdpdtmvddtdvmma F)(19表 4 3 各类液体的粘度 物 质 温度 / K 粘度 / Pas 液态金属 Fe 1823 0.005 Cu 1473 0.0032 Pb 1173 0.0012 Sn 593 0.0013 熔盐 KCl 1308 0.0007 MgCl2 1081 0

4、.041 熔渣 FeOSiO2 (SiO2：04%) 1673 0.040.3 CaOSiO2 (SiO2：4560%) 1825 0.021.0 熔锍 1273 0.01 玻璃 Na2OSiO2 (SiO2：5080%) 1473 110 水 H2O 298 0.001 20RTEAexp21图47 各种熔体的粘度与温度的关系 2223温温 度度粘粘 度度图48 熔渣粘度与温度的关系 碱性渣 酸性渣2425262728Al2O3NCaONSiO2 N图49 CaOA12O3SiO2系熔渣在1900C时的等粘度曲线（0.1Pas）293031Al2O3/ %(质量)CaO / %(质量)SiO

5、2/ %(质量)图410 CaOA12O3SiO2系熔渣在1500C时的等粘度曲线（0.1Pas） 323334FeO / %(质量)CaO / %(质量)SiO2/ %(质量)3536熔体粘度随着A12O3浓度的增大而增大。 熔体中生成了如AlOF2、AlOF32等体积庞大的铝氧氟络离子。 随着A12O3浓度的进一步增大，这些络离子数目增多，而且还会缔合生成含有23个氧原子的更加庞大的络离子。 在工业铝电解质的组成范围内（NaF:A1F3=2.333），随着A12O3浓度的增大，铝电解质的粘度显著增大；增加A1F3的含量，电解质的粘度则显著降低。在冶炼温度下，熔锍的粘度约为0.01 Pas。

6、熔锍的粘度远小于熔渣的粘度，与熔融金属和熔盐比较接近。37AlF3/(NaF+ AlF3)摩尔比粘度 / 103Pas图412 Na3A1F6A1F3A12O3 三元系的粘度 384.4 导电性39404142CaF2/ %(质量)CaF2Al2O3/ %(质量)图413 CaF2CaOA12O3熔渣的电导率（1500C，102Sm1）4344SiO2/ %(质量)CaO / %(质量)MnO / %(质量)图414 CaOMnOSiO2熔渣的电导率（1500C，102Sm1） 45464748熔盐和熔渣的电导率与温度的关系：A 常数，E 电导活化能。对于成分确定的熔盐或熔渣，通常E 应是常数

7、。有些熔盐（如ZnCl2及BeCl2）和熔渣（如MgOSiO2渣系）的E 值只能在一定温度范围内保持常数。RTEAexp49Kn50dxdCDJ4.5 熔体组分的扩散系数51扩散系数的意义扩散系数的意义浓度梯度为浓度梯度为1时、单位时间内在垂直于扩散方时、单位时间内在垂直于扩散方向上通过单位横截面扩散的物质摩尔量。向上通过单位横截面扩散的物质摩尔量。互扩散系数与自扩散系数互扩散系数与自扩散系数在存在着浓度梯度的扩散过程中，扩散系数在存在着浓度梯度的扩散过程中，扩散系数称为互扩散系数。称为互扩散系数。 52KDniRTEADDDexp5354554.6 表面性质与界面性质564.6.1 冶金熔体

8、的表面张力 57SAlF258表 4 4 各类液体的表面张力 结合方式 物 质 温度 / K 表面张力 / 103Nm1 金属键 Ni 1743 1615 (He) Fe 1823 1560 (He) Cu 1356 1350 Cd 773 600 共价键 FeO 1673 584 Al2O3 2323 580 Cu2S 1403 410 (Ar) 炉 渣 MnOSiO2 1843 415 CaOSiO2 1843 400 Na2OSiO2 1673 284 离子键 Li2SO4 1133 220 CaCl2 1073 145 (Ar) CuCl2 723 92 (Ar) 分子键 H2O 27

9、3 76 甘油 293 63.4 乙醇 293 22.5 59)(3/2TTKMc60温度温度 / C表面张力表面张力 / 10 2Nm 16162氧含量氧含量 / %(质量质量)硫含量硫含量 / %(质量质量)表面张力表面张力 / 10 1Nm 1表面张力表面张力 / 10 1Nm 1图416 氧对铜液表面张力的影响图417 硫对铜液表面张力的影响 63元素含量元素含量 / %(质量质量)表面张力表面张力 / Nm 1图418 铁液的表面张力 (1873K) 6465图419 CaOSiO2Al2O3系的表面张力图420 CaOSiO2FeO系的表面张力实线：1550C，虚线：1600C实线

10、：Kowai，虚线：Kazakevitch 0.50.60.70.80.9xFeO 666768表 4 5 一些一些氧化物在 1400 C 的表面张力因子（Nm 1） 渣 系 渣 系 氧化物 熔渣 玻璃 氧化物 熔渣 玻璃 CaO 0.52 0.51 SiO2 0.40 0.29 MgO 0.53 0.52 Al2O3 0.72 0.58 FeO 0.59 0.48 TiO2 0.38 MnO 0.59 0.39 Na2O 0.30 6970cos211271 90图421 固液界面张力示意图72cos2sm2s2mms73图422 熔渣与金属液间的界面张力 7475氧含量氧含量 / %(质量质量)界面张力界面张力 / 10 3Nm 1图423 熔渣铁液间的界面张力与铁液氧含量的关系 76添