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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划半金属材料密度金属材料密度大全XX-07-24序号材料名称密度(g/cm3)备注28429钢材碳钢钢材碳钢钢材碳钢工业纯铁工业纯铁工业纯铁备注430合金钢/镍铬钢不锈钢不锈钢不锈钢序号材料名称密度(g/cm3)432合金钢/镍铬钢434合金钢/镍铬钢9440高速钢高速钢高速钢黄铜黄铜441黄铜含钨9%-18%含钨9%-18%含钨9%-18%紫铜紫铜紫铜序号材料名称密度(g/cm3)备注442铸造黄铜443铸造黄铜444铸造黄铜锡青铜锡青铜锡青铜448轧制磷青铜449冷拉青铜450轧制
2、磷青铜451冷拉青铜452镍铜合金453轧制磷青铜454冷拉青铜455镍铜合金456镍铜合金0序号4465纯铜纯铜镍镍材料名称纯铜镍锡基轴承合金锡基轴承合金锡基轴承合金序号材料名称密度(g/cm3)备注密度(g/cm3)备注466硬质合金467硬质合金468硬质合金半金属熔体结构特性摘要：本文综述了半金属的基本概念，并介绍了半金属熔体的典型特点。对半金属Sn、Ga、Bi以及Si熔体的密度或者粘度等随温度的变化情况。关键词：半金属，Sn熔体，Ga熔体，Bi熔体，Si熔体1半金属半金属这个名词起源于中世纪的欧洲，用来称呼铋，因为它缺少正常金属的延展性，只算得上“半”金属。目前所讨论的半金属是指性质
3、介于金属和非金属之间的元素。半金属元素在元素周期表中处于金属向非金属过渡位置，通常包括硼、硅、砷、碲、硒、钋和砹，锗、锑也可归入半金属。若沿元素周期表A族的硼和铝之间到A族的碲和钋之间画一锯齿形斜线，则贴近这条斜线的元素都是半金属。半金属脆性比较大，呈金属光泽，负电性在之间，大于金属，小于非金属。半金属与非金属作用时常作为电子给予体，而与金属作用时常作为电子接受体。其氧化物与水作用生成弱酸性或弱碱性的溶液。半金属大多是半导体，具有导电性，电阻率介于金属和非金属之间，导电性对温度的依从关系通常与金属相反，如果加热半金属，其电导率随温度的升高而上升。半金属大都具有多种不同物理、化学性质的同素异形体
4、，广泛用作半导体材料。2半金属熔体结构表1给出了一些金属熔化前后原子间距和配位数1。可以看出对于Ga、Ge、Sn和Bi这类半金属，它们固态时具有复杂的晶体结构，表现出具有不同的原子间距和配位数，它们熔化后原子间距和配位数明显增大。这是因为半金属固态时的原子间键有很大的共价键成分，而共价键有明显的方向性和饱和性，不能像金表1一些金属熔化前后原子间距和配位数属那样紧密堆积，配位数较小。它们熔化后转变为以金属键为主，变为紧密堆积形式，配位数增大。Grosse建立了熔融金属的熔点和粘度激活能之间的经验关系，Iida等人在此基础上又对经验公式进行了修正2。他们把熔融金属分为“普通金属(normalmet
5、al)”和“半金属(semi-metal)”两类。Hg,In,Sn,Bi,Sb等被划为“半金属”类。在这类熔融金属中,原子结构因子的第一峰中存在一伴峰。而“普通金属”熔体一般认为符合刚体模型，其第一峰为对称的单峰。图1所示为半金属Sn的结构因子(S(Q)，Structurefactor)的形态。由图可见，Sn的S(Q)曲线的第一峰，在大的散射角一方具有附属的峰，或称肩膀，这是半金属所具有的典型特征3。图1Sn熔体在不同温度下的的结构因子曲线3Ga及其熔体结构Ga是半金属元素,物理化学性质介于金属和非金属之间，它同时具有金属键和共价键两种键形，并在熔化时具有体积收缩的特殊现象。固体Ga常温常压下
6、不具有任何简单的晶体结构，试验发现至少存在7种以上的相4，这些相的原子结构非常复杂，大多是几十个原子一个单胞。图2是升温过程中Ga熔体密度随温度的变化情况，可以看出在测试区间内(55325)，随着熔体温度的升高，熔体的密度由/cm3缓慢地线性下降到/cm3。在所测温度范围内，密度值随着温度的升高近似成线性减小，但变化范围不大，通过拟合可以确定密度与温度T的关系式为:=10-4T(1)其温度系数d/dT=-5.6966510-4(2)根据密度的温度系数可以求出纯Ga熔体的平均体积热膨胀系数:=-(1/)(d/dT)(3)图2Ga熔体密度与温度的关系曲线图3为Ga熔体的平均热膨胀系数随温度的变化规
7、律，可以看出，随着温度的升高，Ga熔体的平均热膨胀系数增大。也就是说，随着温度的升高，Ga熔体的宏观体积增大，密度减小。图3Ga熔体的平均热膨胀系数与温度的关系曲线图4是降温过程中Ga熔体黏度随温度的变化情况。由图3可见，在测试区间内(30600)，Ga熔体的黏度随着温度的降低而升高，总体上呈现指数变化规律，但是在180210范围内出现突变点5。对液态Ga的结构已进行过的研究，发现存在异常变化区6-8。文献中分析认为Ga熔体在130230温度区间内发生了结构转变，从而导致在此温度区间出现了反常的热收缩现象。以往的研究已证明，金属熔体的黏滞性与其结构之间存在密切的联系，黏度变化对液态结构非常敏感
8、，液体结构的变化必然会引起黏度的变化。由图3可以看出,Ga熔体的黏度在180210之间发生了突变，温度区间包含在文献中所发现的温度区域,因此可以认为Ga熔体在此温度区间内确实发生了结构上的转变。两者温度有所不同，这可能是由于试验设备等条件的不同造成的，也可以从Ga的特殊性质来解释试验结果。Ga同时具有金属键和共价键两种键型,在熔化时具有体积收缩的特殊现象。当温度升高时，流团中的原子吸收了越来越多的能量，在180210范围内熔体发生了共价键向金属键的转变，相应地最近邻原子间距和原子配位数不断减小，这种变化引起黏度的改变。当熔体中的共价键完全转变成金属键以后，该结构转变也随之完成。可以说，Ga熔体
9、结构的变化是内在因素，而随温度升高其黏度的变化是熔体结构变化的外在表现。同时与Ga熔体的密度变化规律相对照，可以得出结论：结构变化的存在与密度无关。图4降温过程中Ga熔体黏度与温度的关系曲线4Bi及其熔体结构传统观念认为，金属熔体的密度随温度的升高成线性均匀下降趋势。但如图5所示Bi熔体的密度-温度显示，其密度值先升高，而后不均匀下降，在高出熔点34左右密度出现最大值,按照变化趋势分为285315，315410,410530,530620,620680,680800几个区间，与传统观念相佐。在密度不连续变化区间出现了粘度异常变化，而且与图5Bi熔体的密度与温度的关系曲线DSC曲线异常吻合，说明
10、了Bi熔体结构发生了变化。其原因是Bi是半金属，液态中同时存在着金属键和半金属键，在熔点附近随着温度的升高，发生半金属键向金属键转变，导致其配位数增大，结构紧凑，故此时温度升高，密度值有所增大，这就是Bi熔体热缩冷涨的反常现象。但随着温度的继续上升，半金属键向金属键转变基本完成，而由于原子间距随温度升高增大的性质的作用，密度表现为下降趋势。在不同的温度阶段，由于存在熔体原子集团大小和形式的变化，表现为原子间距离随温度的变化有所不同，故表现出密度-温度曲线的不同走向9。5Si及其熔体结构熔体的粘度是推测熔体自身以及熔体内别的物体移动时所受阻力所不可缺欠的物性值。从微观上看，它反映了熔体内原子的摩
11、擦和相互作用。长期以来，人们对硅熔体的粘度有了许多的研究，但硅熔体的高温及强烈的反应性一直影响着对硅熔体粘度研究的实验精度。如图6所示随着温度降低，在1430至熔点附近,观察到了熔体密度的异常增大。为叙述方便，以下把密度出现异常的温区称为“密度异常温区”，把1430以上温区称为正常温区。正常温区内的体膨胀系数约为11010-4-1，而密度异常温区里的体膨胀系数为810-4-1。在正常温区里的1460对应的密度的绝对值约为/cm3，此值比Glazov等报道的值约大2%，比射线吸收所得结果约小3%。图6硅熔体的密度与温度的关系用石墨镀SiC膜坩埚盛装硅熔体的表面张力随温度的变化基本上是线性的。温度系数在-0.07至-0.08dyn/(cmK)之间。比文献值小得多。其原因可认为是由于文献中在计算表面张力时所用密度值是Lucas的结果而引起的，在该结果中，密度的温度系数比本文中介绍的改良阿基米德法所测得的结果大68%。使用石英坩埚时，表面张力绝对值比用SiC镀膜坩埚时小，但温度系数却大了许多。对于表面张力绝对值的降低,可解释为硅熔体内氧原子的溶入，改变了熔体表面目的-通过该培训员工可对保安行业有初步了解，并感受到安保行业的发展的巨大潜力，可提升其的专业水平，并确保其在这个行业的安全感。
