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液態金屬

發布時間: 2021-05-21 03:44:21

㈠ 液態金屬的研究

和簡單的非金屬液體有許多共同點,20世紀60年代以來對它研究較多。但人們對它的結構細節仍不清楚。熔融金屬的X射線或中子散射可得其徑向分布函數g(r),它在平均意義上描述熔體結構。當r<σ(σ為原子有效直徑,圖1),g(r)=0,說明原子似硬球,不能互相貫穿,r大於2~3nm時,原子完全無規排列,g(r)→1。原子周圍最近鄰的原子數叫配位數Z,其中ρ0是熔體粒子數密度。絕大多數金屬熔化時體積約增大5%,原子序數Z減小,金屬鍵不變。少數「反常金屬」(如Ga、Ge、Bi、Sb等)熔化時體積約收縮5%,Z增加,共價鍵部分地變為金屬鍵。各種金屬熔化後結構趨於相近,Z在9~12左右。熔體的Z和r1隨溫度上升而稍改變,但g(r)基本特點不變。
液態金屬可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。自由電子受到「贗原子」(它由正離子和起屏蔽作用的自由電子雲組成)的很弱的勢作用。兩個正離子間,除了直接的靜電排斥勢外,還有一種間接的通過自由電子氣而相互作用的勢,上述兩種勢的疊加稱為原子-原子的有效勢φ(r)。理論分析指出:φ(r)在長程內有振盪(圖2)。人們已建立聯系φ(r)和g(r)的積分方程,可以從φ(r)求解g(r),或從g(r)求期φ(r)。用「硬球模型」可很好地闡明液態金屬的結構和某些熱力學性質。倘若取φ(r)為「硬球勢」,並配以合適的硬球直徑,同樣能得到與實驗一致的g(r)。通過傅里葉變換由衍射強度求得的g(r)總有一定誤差,人們至今不能肯定或否定熔體φ(r)振盪的存在。

㈡ 液態金屬是什麼

「液態金屬」,指的是一種不定型金屬,液態金屬可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。液態金屬成形過程及控制,液態金屬充型過程的水力學特性及流動情況充型過程對鑄件質量的影響很大可能造成的各種缺陷,如冷隔、澆不足、夾雜、氣孔、夾砂、粘砂等缺陷,都是在液態金屬充型不利的情況下產生的。正確地設計澆注系統使液態金屬平穩而又合理地充滿型腔,對保證鑄件質量起著很重要的作用。

真的存在。
中國研製出世界首台自主運動可變形液態金屬機器

中國科學家造出了世界首台液態金屬機器,這一成就被外媒形容為製造出「終結者」。
據中科院理化所網站,3月3日,由劉靜研究員帶領的中國科學院理化技術研究所、清華大學醫學院聯合研究小組,在Advanced Materials上發表了題為「Self-Fueled Biomimetic Liquid Metal Mollusk」(2015)的研究論文,迅速被New Scientist、Nature研究亮點、Science新聞等數十個知名科學雜志或專業網站專題報道,在國際上引起重要反響和熱議。
此項研究於世界上首次發現了一種異常獨特的現象和機制,即液態金屬可在吞食少量物質後以可變形機器形態長時間高速運動,實現了無需外部電力的自主運動,從而為研製實用化智能馬達、血管機器人、流體泵送系統、柔性執行器乃至更為復雜的液態金屬機器人奠定了理論和技術基礎。這是該小組繼首次發現電控可變形液態金屬基本現象(Sheng et al., Advanced Materials, 2014, 封面文章;Zhang et al., Scientific Reports, 2014)之後的又一突破性發現。
這種液態金屬機器完全擺脫了龐雜的外部電力系統,從而向研製自主獨立的柔性機器邁出了關鍵的一步。文章被選為期刊內前封面故事,Altmetric計量學數據顯示其指數已達71.0,遠高於期刊平均值6.7,在同時期論文中則排名No.1。
研究揭示,置於電解液中的鎵基液態合金可通過「攝入」鋁作為食物或燃料提供能量,實現高速、高效的長時運轉,一小片鋁即可驅動直徑約5 mm的液態金屬球實現長達1個多小時的持續運動,速度高達5cm/s。這種柔性機器既可在自由空間運動,又能於各種結構槽道中蜿蜒前行;令人驚訝的是,它還可隨沿程槽道的寬窄自行作出變形調整,遇到拐彎時則有所停頓,好似略作思索後繼續行進,整個過程彷彿科幻電影中的終結者機器人現身一般。

㈢ 液態金屬是什麼,液態金屬的定義,發展以及用途

液態金屬又稱為非晶合金、金屬玻璃,它是金屬超急冷凝固時原子來不及有序排列結晶,而在室溫或低溫下保留液態原子無序排列的凝聚狀態,這種非晶態原子結構使液態金屬具備了許多獨特的性能,如優異的耐蝕性、耐磨性、高強度、高硬度等。

相比傳統金屬,液態金屬的優勢體現在性能、工藝和成本三方面:

1. 性能上,液態金屬被認為是目前最硬的輕合金,且它在散熱性、電磁屏蔽性等方面也表現出眾。

2. 工藝上,由於液態金屬以非晶態冷卻,收縮率非常小,可以通過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀,用液態金屬做的零件尺寸精度非常高。

3. 成本方面,液態金屬是一種清潔材料,生產過程中原料、產品等無毒副作用,對環境影響小,且液態金屬製品基本上是一次性成型,省卻大量的後加工,是一種綠色的材料。

發展歷程

1938年,Kramen等人通過蒸發沉積,在玻璃冷基底上發現並首次報道了非晶態金屬薄膜

1951年,Brenner等用電沉積法制備出了Ni-P及Co-P非晶合金,主要用於做耐磨和耐腐蝕塗層

1958年,Tumbull等人通過對氧化物玻璃、陶瓷玻璃和金屬玻璃的相似性的分析,預言了合成非晶的可能性,揭開了非晶研究的序幕

1960年,美國Duwez教授採用熔體急冷法首先製得了Au70 Si30非晶薄帶,標志著非晶態合金這一新材料研究領域的啟動

1976年,國內開始了對非金合金的研究,並在「九五」期間,組建了「國家非晶微晶合金工程技術研究中心」,建立了「千噸級非晶帶材生產線」

1988年,發現鑭系、鋁系和銅系合金有著較高的玻璃形成能力,含有鈧的鋁基非晶合金的抗拉強度可達約1500MPa

1992年,商用非晶合金Vitreloy 1在加州理工學院成功開發,並在此基礎上開發很多同族的非晶合金

2004年,大塊非晶鋼(BMG)成功生產

2014年,我國在印刷電子學領域取得重大技術突破,成功研製世界首台室溫液態金屬列印機,可在任意表面繪制電路

2016年,我國繼研發出自主運動的可變形液態金屬機器之後,又發現液態金屬具有類似細胞吞噬外界顆粒的「胞吞效應」

2018年,我國研究人員首次提出「液態金屬懸浮3D 列印」的概念和方法

應用領域

航空航天、軍事兵器、精密機械、汽車工業、醫療、3D列印…

來源:《揭秘未來100大潛力新材料(2019年版)》_新材料在線

㈣ 常見液態金屬有哪些

常溫下液態金屬單質只有汞,另外鈉鉀合金也為液態,可做原子反應堆導熱劑。

㈤ 液態金屬材料是什麼

液態金屬就是非晶合金材料的一個別稱,這種材料機械性能有很多優越之處,耐磨耐蝕,機械能傳遞損耗低,成型能力好,可以超塑成形。蘋果的新技術我不知是怎麼成型的。大塊非晶也是現在的研究熱點

㈥ 「液態金屬」是什麼

「液態金屬」,指的是一種不定型金屬,液態金屬可看作由正離子流體和自由電子氣組成的混合物。液態金屬成形過程及控制,液態金屬充型過程的水力學特性及流動情況充型過程對鑄件質量的影響很大可能造成的各種缺陷,如冷隔、澆不足、夾雜、氣孔、夾砂、粘砂等缺陷,都是在液態金屬充型不利的情況下產生的。正確地設計澆注系統使液態金屬平穩而又合理地充滿型腔,對保證鑄件質量起著很重要的作用。

㈦ 什麼是液態金屬

液態金屬就是非晶合金的俗稱。(例如:水銀)
物質按狀態分為:氣態,液態,固態
氣態是無序的,固態是有序的。液態是介於二者之間----近程有序,遠程無序。
而非晶合金也正好跟液態物質的微觀結構相似。
我們常見的玻璃就是這樣的物質(雖然它不是金屬材料),雖然你看到它是固態的,但是它的微觀結構跟液態沒有太大的區別。生活中的黃油也是這樣的。
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㈧ 液態金屬結構是什麼樣的

液態金屬結構是什麼樣的液態金屬結構?他是很透明的,他在那裡他是屬於一種流動的。那種很濃的看起來尚且容納,也是有一種液態的那種金屬會發光的。

㈨ 液態金屬的物理性質是什麼

1.液態金屬內部的組織結構和能量變化

金屬在固態時,隨溫度升高,原子的熱運動加劇、振幅增加、間距增大,金屬的體積增大;同時,金屬的晶格中離位原子和空位數增加。當溫度達到熔點時,金屬原子大量脫離晶格束縛成為可以與任意原子集團組成近程有序排列的臨時組合,金屬熔化成為液體。

鑄造合金中存在多種元素,各元素之間反應形成的金屬化合物、非金屬夾雜物、金屬內部溶解的氣體等使合金液的成分非常復雜。金屬液內部,在幾個原子到幾十個原子的范圍內,原子的排列保持固體晶格的規則排列特徵,這些在較小范圍內保持規則排列的原子集團稱為近程有序排列。即使是這些保持近程有序排列的原子集團,其大小也在不斷的變化中,這種近程有序排列的原子集團的大小隨時間變化的特性稱為結構起伏。保持近程有序排列的原子集團不僅存在尺寸大小的變化,同時也存在原子種類和數量的變化,保持近程有序排列的原子隨時可能被其他種類的原子代替,而原子集團本身的位置也隨時處於變化中,這使得合金液內部的任意位置成分也處在變化中,這種合金液內部化學成分的不穩定性稱為濃度起伏。合金液內部的溫度並不均勻,保持結構起伏和濃度起伏的合金液,不同原子集團和不同的化學成分之間的能量也不相同,合金液內部任意位置的溫度也處在變化中,合金液內部這種能量隨時保持變化的特性稱為能量起伏。因此,合金液內部存在著結構起伏、能量起伏和濃度起伏。

2.液態金屬的物理性質對鑄造性能的影響

1)熔點純金屬具有固定的熔點,但合金的熔點是在一定的溫度范圍內,其大小與合金的種類和成分有關系。合金的熔化溫度范圍大小對合金的流動性、結晶過程和宏觀組織具有重要的影響,最終也影響鑄件的內在質量。2)比熱容單位質量或單位體積的金屬液每升高或降低1℃所吸收或放出的熱量稱為比熱容。比熱容高的金屬在充型過程中散失的熱量少,金屬溫度降低程度小,流動性好。比熱容高的金屬在凝固過程中溫度梯度小,易形成分散縮孔,應注意控制凝固順序,消除分散縮孔傾向。

3)導熱性液態金屬的熱導率大,金屬液的溫度梯度大,易形成集中縮孔,可以設置冒口加以消除;熱導率小的金屬液,澆注後金屬液的溫度梯度小,易形成分散縮孔,可通過控制凝固順序加以消除。

4)凝固收縮率金屬在凝固過程中,由於溫度的下降,其體積會產生收縮。單位體積的金屬每下降單位溫度,減小的體積(或某一方向的線長度)為凝固收縮率。但也有些金屬在凝固過程中的體積是增大的,即體積膨脹,如灰鑄鐵、球墨鑄鐵等。合金的凝固收縮率與合金的種類、化學成分有關。金屬的凝固收縮會導致鑄件產生裂紋、縮松等缺陷,在工藝設計時應採取措施加以防止。