рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Химия
/
Определение проводимости расплавов материалов

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Определение проводимости расплавов материалов

Определение проводимости расплавов материалов - раздел Химия, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ К Числу Важнейших Физических Свойств Металлических Расплавов Относится Их Эл...

К числу важнейших физических свойств металлических расплавов относится их электропроводность. Это свойство, как и вязкость, относится к структурно-чувствительным характеристикам, поэтому его изучение позволяет получить дополнительные данные об электронном строении, степени микронеоднородности и характере связей в жидких металлах, а также в шлаковых расплавах. Определение электрической проводимости имеет большое прикладное значение для разработки новых технологий:

- электролитического получения металлов;

- эффективного рафинирования и модифицирования;

- термического воздействия на расплав;

- а также оценки микронеоднородности расплава, контроля и управления металлургическими процессами.

По установившимся представлениям жидкий металл, как и твердый, имеет электронную проводимость. Хотя прямого экспериментального подтверждения этого не получено, можно считать такое предположение верным, поскольку абсолютные значения электропроводности, теплопроводности и теплоемкости твердого и жидкого металла по значениям близки. В связи с тем, что металлический расплав не является структурно-однородной жидкостью, а представляет собой динамическую систему кристаллоподобных микроагрегатов (кластеров) и подвижных частиц (квазигазовую составляющую), величина электросопротивления позволяет оценить взаимосвязь электронного и атомного строения расплава, степень микронеоднородности, а также взаимодействие частиц [1].

Основной константой, характеризующей электрические свойства вещества, является удельное электрическое сопротивление, зависящее от природы расплава и температуры. Согласно закону Ома, удельное электрическое сопротивление можно определить по формуле:

ρ= R· S /l, (3.12)

где ρ - электрическое сопротивление, Ом; S - площадь поперечного сечения, м; l - длина, м.

Температурная зависимость электросопротивления металлов подчиняется следующему закону:

ρ_t = ρ₀(1+α · t), (3.13)

где α - температурный коэффициент; t - температура; ρ_t - удельное электросопротивление при заданной температуре, им может быть, например ρ₀ металла при абсолютном нуле или ρ металла при температуре плавления.

Удельная электрическая проводимость является величиной, обратной удельному электросопротивлению:

σ= 1/ρ, (Ом^-1 м^-1). (3.14)

Электропроводность обусловлена движением электронов или ионов и зависит от количества носителей заряда и их подвижности. Подвижность электронов металла определяется в основном их длиной свободного пробега, которая зависит от интенсивности межчастичного взаимодействия и дефектов структуры. В квантовой теории проводимости металлов электрон рассматривается как частица, обладающая волновыми свойствами, а движение электронов через кристаллическую решетку металла - как процесс дифракции электромагнитных волн. Рассеяние электронных волн вызывается искажениями в решетке металла, причем эти дефекты должны по размерам быть соизмеримы с длиной электронной волны. Центрами рассеяния, в первую очередь, являются искажения решетки, возникающие вследствие тепловых колебаний ее узлов. Источником рассеяния электронных волн являются также примеси в металлах .

Согласно правилу Линде, добавочное электросопротивление, вызываемое содержанием 1 % примеси, пропорционально квадрату разности валентностей чистого металла и примеси DZ:

Dρ = а + b (DZ)², (3.15)

где a , b - константы, определяющие свойства металла растворителя.

В случае образования разбавленных растворов их удельное электросопротивление, включает по правилу Маттиссена два слагаемых:

ρ= ρ₀ + ρ_i, (3.16)

где ρ₀ - независимое от температуры остаточное сопротивление, связанное с наличием примесей и дефектов кристаллической решетки, а ρ_i – внутренне сопротивление, зависящее от температуры. Остаточное сопротивление, измеряемое обычно при температуре 4К, является только небольшой частью ρ, которое определяется при комнатной температуре. Необходимо упомянуть, что еще один вклад в электросопротивление вносит рассеяние электронов вследствие беспорядочного расположения спинов в ферромагнетиках ниже температур магнитного превращения.

Механизм электропроводности в жидком и твердом металле принципиально не различается. В большинстве металлов электропроводность резко увеличивается при плавлении и продолжает возрастать с увеличением температуры [3].

Повышение ρ при плавлении, по-видимому, является следствием уменьшения периодичности структуры расплава и увеличения амплитуды колебаний атомов. Микронеоднородность расплава и его электросопротивление также тесно связаны между собой.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Тихоокеанский государственный технический университет...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Определение проводимости расплавов материалов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Допущено учебно-методическим объединением по образованию в области металлургии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению «Металл

Первый закон термодинамики. Внутренняя энергия. Энтальпия
Рассматриваемые нами системы состоят из большого количества частиц (атомов, молекул, ионов), находящихся в непрерывном движении. В соответствии с формой движения частиц различают поступательную и в

Первый закон термодинамики
Первый закон термодинамики – это фактически закон сохранения энергии. Он утверждает, что Существует аддитивная функция состояния термодинамической системы, называемая внутренней энергией U

Второй закон термодинамики. Энтропия
Энтропия, обозначаемая буквой S - экстенсивное свойство системы, была введена Клаузиусом, при анализе материала по тепловым двигателям, первоначально в виде так называемой "приведенной теплоты

Парциальное мольное свойство компонента раствора
Условимся обозначать символом любое полное экстенсивное свойство чистого вещества

Определение поверхностного натяжения
Жидкие вещества обладают хорошо известным характерным свойством сокращать свою поверхность, благодаря чему мелкие капли расплавленных металлов приобретают сферическую форму. Это явл

Методы измерения поверхностного натяжения
Существует значительное число методов измерения поверхностного натяжения легкоподвижных поверхностей раздела фаз жидкость - газ и жидкость - жидкость. Эти методы разделяются на: 1) статические; 2)

Методы измерения проводимости расплавов металлов и сплавов
Методы измерения можно разделить на две группы: контактные и бесконтактные измерения. Контактный метод связан с погружением электродов в жидкий металл, находящийся в электроизмерительной я

Методы измерения электрической проводимости расплавленных шлаков
Как уже отмечалось, для измерения электрической проводимости оксидных расплавов преимущественно применяют контактные методы. Эти методы предполагают измерение электрического сопротивления распла

Бесконтактные методы измерения электрической проводимости металлургических расплавов
Из бесконтактных методов измерения электрической проводимости жидких металлов наибольшее распространение получили метод вращающегося магнитного поля, в которое помещается исследуемый провод

Определение плотности расплавов
Плотность d, одна из основных физических характеристик расплавов, непосредственно связана со многими другими (поверхностным натяжением, σ, сжимаемостью χ и теплоемкостью Сv, с динамичес

Методы определения плотности расплавов
В методе используется соотношение для массы тела, погруженного в жидкость. Под действием выталкивающей силы масса тела уменьшается на величину массы вытесненной жидкости ∆М:

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рыжонков Д.И. и др. Теория металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. – 391 с. 2. Арсентьев П.П., Яковлев В.В., Крашенинников М.Г., Пронин Л.А., Филиппов Е.С. Физико-Химические

Термодинамический анализ
Результатом физико-химических процессов и фазовых превращений в металлах и сплавах при разных видах обработки являются исходные материалы, полученные на разных стадиях металлургических и литейных п

Алюмотермия
К пирометаллургическим способам относится металлотермия. Металлотермия (от металлы и греч . therme - жар, тепло), металлургические процессы, основанные на восстановлении металлов из их соединений (

Библиографический список
1. Белай Г.Е. Организация металлургического эксперимента. Москва. «Металлургия». 1993г. 2. Общая химическая технология. С. 125-126 3. Общая металлургия 4. Металлургия ред

Основные теоретические положения
Одним из приоритетных направлений современного материаловедения является разработка научных и технологических основ получения металлических порошков и их тугоплавких соединений – основного сырья по

Термодинамическая оценка реакций получения вольфрама и молибдена
Основой металлургических процессов получения металлов являются окислительно-восстановительные реакции, которые в общем виде представляют уравнением р/n MnXm + mM&acut

Порядок выполнения работы
1. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз. 2. Оценить термодинамическую возможность восстановления Mo и W из оксидных фаз в ионных расплавах.

Основные теоретические положения
Рассмотрим термодинамическую систему, в которой протекает некоторая обобщенная химическая реакция (3.1) &

Обработка результатов эксперимента.
Полученные результаты оформляют в виде таблицы 3.1 и представляют графически в координатах и

Поверхностное натяжение
Известно, что поверхность расплавленных металлов, как и других жидкостей, стремится к самопроизвольному сокращению. Этот факт говорит о существовании свободной энергии поверхности, т. е. о необходи

Поверхностное натяжение и смачиваемость
Термодинамика рассматривает поверхностное натяжение как меру изменения свободной энергии системы при изменении ее поверхности:

Методы определения поверхностного натяжения
В литературе выделяют следующие методы определения поверхностного натяжения металлов: метод отрывающейся капли, метод капиллярного поднятия, метод максимального давления, метод висячей капли и др.

Библиографический список
1. П.П. Арсентьев и др. Физико-химические методы исследования металлургических процессов. М.: Металлургия, 1989. 288 с. 2. О.И. Островский и др. Свойства металлических расплавов. М.: Метал

Порядок выполнения работы
Проведение эксперимента начинают с подготовки образца, Для этого вытачивается из заготовки исследуемого материала цилиндр диаметром 25-30 мм и высотой 80-100 мм. С таким расчетом, чтобы 1/4 объема