电容测量法定量超快冷氧化物熔体的结晶度要点.docx

电容测量法定量超快冷氧化物熔体的结晶度Yusuke HARADA、 Noritaka SAITO * 和 Kunihiko NAKASHIMA材料科学与工程系，九州大学，744，Nishi–Ku本冈福冈，819-0395日本。（于2016年5月30日收到；2016年9月1日受理）______________________________________________________________________________摘要：考虑到坩埚和电极的几何结构，我们开发了用于预测各种材料的电容的理论模型。计算结果与相应的已知相对介电常数的液体材料在室温（20°C）下获得的测量数据的结果吻合良好。包含具有各种粒度和相对介电常数值的氧化物粉末的水性悬浮液的测量电容在室温下随着其体积分数的增加而系统地减小而不管分散的固相的尺寸如何，并且将从所提出的电容预测模型 Lich-tenecker的计算双相混合物的相对介电常数的方程。此外，在升高的温度（高于1300℃）下测试所提出的用于预测过冷氧化物熔体悬浮体的电容的模型的有效性。由于所利用的氧化物熔体和固相之间的相对介电常数的巨大差异，从相应的相图估计的具有已知结晶度的硅酸盐熔体观察到的电容的降低与由Nielsen方程而不是Lichtenecker方程提出的电容模型结合预测的数据一致。关键词：电容建模；结晶度评价；超氧化物熔体；电容测量；双相混合物。______________________________________________________________________________1.引言金属精炼就像玻璃和陶瓷材料的制造一样需要在熔融状态下使用化学试剂，并且所产生的产品的功能和质量直接影响氧化物熔体处理的条件。单相氧化物熔体的各种物理性能，如粘度密度，表面张力和热传导率已在高温下（500 - 1600°C）进行了评估；然而，这些熔体经常被利用在很宽的温度范围之间而均匀的熔融状态和过冷一伴随着随之而来的结晶。在一般情况下，过冷熔体氧化结晶影响它的宏观和物理性质，如所产生的固相的粘度和热导率。例如，程度的润滑和保温振荡模和连铸过程中钢水之间明显取决于由于在分散的固体量迅速增加，熔融相的粘度和结晶度。因此，熔体的粘度特性依赖于它可以显著得将牛顿流体成非牛顿的的剪切速率。一些作者报道，CaO–SiO2–R2O（R =Li，Na或者K）熔体指数的粘度随结晶度的增大和其流动行为表现出非牛顿牛顿的过渡在产生一定量的结晶相而不断增长。后者还增加了电磁波的吸收率，抑制了辐射传热过程，恶化了熔体的导热性能。苏萨等制备CaO-SiO2–AI2O3–Na2O–MgO–CaF2–Fe2O3通过使用分光光度计在0%和60%之间的不同结晶度值范围取样，通过改变热处理时间和研究它们在300-2 600 nm波长范围内的样品的反射率和透射率特性得以分析；其结果是，分散的结晶相阻挡了辐射传热和降低材料的热导率。因此，对过冷熔体的氧化结晶度控制相关的物理和化学过程是必不可少的。大量的通过不同方法包括差示热分析扫描电子显微镜和X-射线衍射（XRD）的氧化物熔体的结晶的研究已被报道。所制备的样品的结晶度通常是通过在特定的温度下淬火，然后用环氧树脂抛光和随后的微观观察或利用内部标准在XRD测量量化。然而，上述方法被认为是非常耗时的。近年来，Ohta等已经介绍了通过测量从熔融氧化物和固相之间的介电常数的差异引起的电容减小熔体硅评价结晶过冷度钠的新技术，并成功地用于检测纳米晶体在玻璃基质中“纳米玻璃”的生产。几组用此方法来研究搅拌对CaO–SiO2–R2O（R =Li，Na，K）连续冷却结晶行为和CaO-SiO2-CaF2熔化的影响, 并发现搅拌领域的应用增加了它们的结晶度和原始晶体形貌的改变。 虽然以前的研究结果表明，测量氧化物电容熔化可能是评估其结晶行为的有力工具，但是对流体的结晶度和过冷氧化物熔体传热性能影响的研究报道却没有。通过电容测量进行的氧化物熔体的结晶度的原位量化比以前开发的方法具有更多的时间效率，并且可用于评估它们的流动性能。在当前工作中，我们通过在高温下测量电容来量化原位氧化结晶度与所提出的理论模型获得的数据进行比较。2.实验过程与理论建模2.1。电容测量程序及相关理论模型图1包含了电容测量系统的原理图。Pt-20质量% RH合金进行接触的材料，而测量的频率值和电位分别等于10 kHz和1 V。所使用的实验装置的详细描述也可以在其他地方成立。通过考虑使用的坩埚和棒电极的形状和尺寸，一个通过已知相对介电常数来评价材料的电容的理论模型得以开发。首先，被视为具有平行板电极的三个不同的电容器的圆柱形电极的内部空间被划分成三个部分（参见图2和3描述各种圆柱形电极尺寸），因此，C1是棒电极下端（直径RI