塑性液膜論

塑性液膜論

液膜是一層很薄的液體膜。它能把兩個互溶的、但組成不同的溶液隔開,並通過這層液膜的選擇性滲透作用實現物質的分離。根據形成液膜的材料不同,液膜可以是水性的,也可是溶劑型的。

基本介紹

  • 中文名:塑性液膜論
  • 外文名:Plastic liquid film theory
  • 本質:液體膜
  • 目的:分離性
特點,理論,原因產生,

特點

傳質推動力大,速率高,且試劑消耗量少,這對於傳統萃取工藝中試劑昂貴或處理能力大的場合具有重要的經濟意義。另外,液膜的選擇性好,往往只能對某種類型的離子或分子的分離具有選擇性,分離效果顯著。目前存在的最大缺點是強度差,破損率高,難以穩定操作,而且過程與設備複雜。

理論

研究表明,合金的熱裂傾向性與合金結晶末期晶體周圍的液體性質及其分布有關。鑄件冷卻到固相線附近時,晶體周圍還有少量未凝固的液體,構成液膜
溫度越接近固相線,液體數量越少,鑄件全部凝固時液膜即消失。如果鑄件收縮受到某種阻礙,變形主要集中在液膜上,晶體周圍的液膜被拉長,當應力足夠大時,液膜開裂,形成晶間裂紋。
因此,液膜理淪認為,熱裂紋的形成是由於鑄件在凝固末期品間存在液膜和鑄件在凝固過程中受拉應力共同作用的結果。液膜是產生熱裂紋的根本原因,而鑄件收縮受阻是產生熱裂紋的必要條件,但在鑄件凝固過程中,為什麼在“液膜期”合金產生熱裂的可能性最大,則需進一步說明。為便於討論,將其結晶過程分成以下幾個階段:
第I階段:合金處於液態,可以任意流動,不會產生熱裂。
第Ⅱ階段:合金的溫度已降到液相線以下,析出固相,初期固相枝晶懸浮在液體中,未連成骨架,固相能同液體一起自由流動,合金仍具有很好的流動能力,也不產生熱裂紋,隨著溫度下降,固相不斷增加,相鄰晶粒之問開始接觸,但液體在晶粒之間仍可以自由流動,若此時有拉應力存在,一旦產生裂紋,裂紋能被液體充填而癒合。
第Ⅲ階段:合金冷卻到液相線以下某溫度後,枝晶彼此接觸,連成骨架,並不斷擠在一起,晶間存在液相但很少,液體的流動發生困難。由於晶問結合力很弱,在拉應力作用下極易產生晶間裂紋,裂紋一旦產生又很難被液態金屬彌合,因此,在該階段產生熱裂的幾率最大。此時合金處於固液態。
第Ⅳ階段:合金處於固態,在固相線附近合金的塑性好,在應力作用下,很容易發生塑性變形,形成裂紋的幾率很小。

原因產生

液膜理論認為,熱裂的形成是由於鑄件在凝固末期晶間存在液膜和鑄件在凝固過程中受到拉應力共同作用的結果。如果鑄件收縮受到阻礙,拉應力和變形主要集中在液膜上,使液膜被拉長。當應力足夠大時,液膜開裂形成晶間裂紋,或稱為熱裂。可見,液膜的存在是產生熱裂的根本原因,鑄件收縮受阻是熱裂形成的必要條件。凡是降低晶間液膜表面張力的表面活性物質皆使合金的抗裂性下降。鋼中的硫、磷為表面活性元素,在一定範圍內隨其含量增加,鋼的抗裂性下降。
影響熱裂形成的主要因素是合金性質和鑄型阻力。防止熱裂的措施有:
①選擇結晶溫度範圍窄,熱裂收縮小的合金生產鑄件,因為其熱裂傾向小。在常用合金中,灰口鑄鐵和球墨鑄鐵熱裂傾向小,而鑄鋼、鑄鋁、可鍛鑄鐵(白口鑄鐵)的熱裂傾向較大。
②減少鑄造合金中的有害雜質以提高其高溫強度。鋼鐵中的磷、硫,因可形成低熔點的共晶體,擴大了結晶溫度範圍,使熱裂傾向增大,故應儘量減少其含量。
③改善鑄型和型芯的退讓性。鑄型的退讓性與造型材料中黏結劑種類密切相關。退讓性越好,機械應力越小,形成熱裂的可能性也越小。當採用有機黏結劑(如植物油、合成樹脂、糊精等)配置型砂或芯砂時,因高溫強度低,其退讓性好。為提高黏土砂的退讓性,可在混合料中摻人少量鋸木屑。
④儘可能避免澆口、冒口對鑄件收縮的阻礙,如內澆口的布置應符契約時凝固原則。

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