為探究Er、Si對(duì)鋁基儲(chǔ)熱合金導(dǎo)熱系數(shù)和相變儲(chǔ)熱值的影響,制備了Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為12%、14%、16%,上述Si含量條件下,Er的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的合金。根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的比熱容、熱擴(kuò)散系數(shù)和密度,通過計(jì)算得到合金的導(dǎo)熱系數(shù),同時(shí)測量了合金的相變潛熱,運(yùn)用理論模型對(duì)合金的相變潛熱進(jìn)行計(jì)算,通過方差分析Er和Si含量對(duì)合金相變潛熱的影響。分析結(jié)果表明,Er可以有效改善Al-Si合金中的初生Si形態(tài),細(xì)化組織;Si含量為16%時(shí),加入0.2%、0.6%Er的合金相變潛熱分別為414.8和406.5 J/g。理論模型計(jì)算表明,考慮組元固-液相之間的比熱容差對(duì)熵的貢獻(xiàn)時(shí),得到的合金相變潛熱較未考慮的計(jì)算結(jié)果誤差更小;對(duì)Al-12Si-x Er、Al-16Si-x Er相變潛熱理論計(jì)算模型進(jìn)行了修正,修正模型計(jì)算得到的合金相變潛熱值和實(shí)測潛熱值更為吻合。方差分析顯示,在顯著性水平p=0.05的條件下,Si含量對(duì)材料相變潛熱有顯著影響。 

【文章來源】：金屬學(xué)報(bào). 2020,56(11)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

Er/Al-Si合金顯微組織的OM像

Al-16Si-0.6Er合金的SEM像及EDS結(jié)果

式中，α為熱擴(kuò)散系數(shù)，mm2/s；ρ為密度，g/m3,cp為比熱容，J/(g·K)。圖6a～c分別為Si含量為12%、14%、16%,Er含量不同時(shí)，合金的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化折線圖。鋁合金導(dǎo)熱主要通過2種方式，自由電子和聲子。聲子作為晶格振動(dòng)的能量量子，當(dāng)溫度高于該金屬Debye溫度時(shí)，可以忽略聲子導(dǎo)熱，合金主要通過自由電子導(dǎo)熱，電子波受到散射作用時(shí)，合金導(dǎo)熱能力下降[30,31]。由圖6中導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化趨勢可以看出，合金導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度總體上呈下降趨勢。以自由電子傳導(dǎo)為主實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱的合金，如果電子波受到散射，合金導(dǎo)熱能力減弱。合金中的空位、晶格畸變、位錯(cuò)使得晶格點(diǎn)陣遭到破壞。Er元素細(xì)化晶�？梢栽黾泳Ы缑娣e，合金中τ2相(Er2Al3Si2)，都可以使電子波受到散射作用，降低電子通過能力。從圖6還可以看出，溫度低于300℃時(shí)，電子波散射作用受溫度影響很大，合金導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高快速下降；當(dāng)溫度進(jìn)一步升高，電子波散射作用增加，但因合金中原子振動(dòng)增強(qiáng)，高于300℃時(shí)，合金導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高下降減緩。

【參考文獻(xiàn)】：
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