神奇的液體金屬
談到金屬,大家第一個(gè)想到的便是鉑,金,銀,鋁之類(lèi)的固體金屬,其實(shí),不止存在固體金屬,還存在除汞以外的其它液體金屬,那到底液體金屬是什么樣子呢?讓我們一起來(lái)看看吧!
01什么是液體金屬
液態(tài)金屬是指一種不定型金屬,液態(tài)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(tài)金屬也是一種不定型、可流動(dòng)液體的金屬。
02特性
液態(tài)金屬在砂型中流動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)出如下水力學(xué)特性:
1、粘性流體流動(dòng):
液態(tài)金屬是有粘性的流體。液態(tài)金屬的粘性與其成分有關(guān),在流動(dòng)過(guò)程中又隨液態(tài)金屬溫度的降低而不斷增大。
2.不穩(wěn)定流動(dòng):
在充型過(guò)程中液態(tài)金屬溫度不斷降低而鑄型溫度不斷增高,兩者之間的熱交換呈不穩(wěn)定狀態(tài)。隨著液流溫度下降,粘度增加,流動(dòng)阻力也隨之增加;加之充型過(guò)程中液流的壓頭增加或和減少,液態(tài)金屬的流速和流態(tài)也不斷變化,導(dǎo)致液態(tài)金屬在充填鑄型過(guò)程中的不穩(wěn)定流動(dòng)。
3.多孔管中流動(dòng):
由于砂型具有一定的孔隙,可以把砂型中的澆注系統(tǒng)和型腔看作是多孔的管道和容器。液態(tài)金屬在“多孔管”中流動(dòng)時(shí),往往不能很好地貼附于管壁,此時(shí)可能將外界氣體卷入液流,形成氣孔或引起金屬液的氧化而形成氧化夾渣。
4.紊流流動(dòng):
生產(chǎn)實(shí)踐中的測(cè)試和計(jì)算證明,液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí),其雷諾數(shù)Re大于臨界雷諾數(shù)Re臨,屬于紊流流動(dòng)。。對(duì)一些水平澆注的薄壁鑄件或厚大鑄件的充型,液流上升速度很慢,也有可能得到層流流動(dòng)。
1液態(tài)金屬很輕但卻極為強(qiáng)硬,同時(shí)具有高彈性。它還能一次成型,免去加工的繁瑣程序。
2液態(tài)金屬具有極為優(yōu)越的性能。其強(qiáng)度為不銹鋼的3倍,鋁、鎂合金的10倍以上,鈦合金的1.5倍以上,就算是在輕合金中,液態(tài)金屬的單位密度強(qiáng)度也是最高的。液態(tài)金屬的安全使用強(qiáng)度為1500Mpa,彈性應(yīng)變能量可達(dá)到19Mj/m2,而最好的彈簧鋼的彈性應(yīng)變能量也僅能達(dá)到2.2Mj/m2。
3液態(tài)金屬成型的產(chǎn)品可以和機(jī)器加工產(chǎn)品的工藝一爭(zhēng)高下,并且沒(méi)有附加成本與廢棄材料。同時(shí),它也十分抗腐蝕。
對(duì)于其他金屬而言,如果不做拋光、研磨等二次加工,是無(wú)法達(dá)到這種精度的,而在許多領(lǐng)域,金屬的反光性能是極為重要的,液態(tài)金屬合金的光潔度就能夠達(dá)到高光反射的效果,而且還能進(jìn)行拋光,還不必犧牲其他的性能。
應(yīng)用
談到液態(tài)金屬,大家先想到的便是《終結(jié)者2》中的液態(tài)金屬機(jī)器人,它可以幻化成任何形狀,能夠承受各種破壞,更神奇的是它還充滿(mǎn)用不完的能量,怎么打也打不死,那么液態(tài)金屬真的可以用來(lái)做機(jī)器人嗎?它還有什么其他的用處嗎?
1、液態(tài)金屬合金屬于無(wú)磁性材料,而且與其他磁性物體接觸也不會(huì)沾染任何磁性。因此可應(yīng)用于核磁共振設(shè)備的組件,電磁開(kāi)關(guān)的外殼,或是高射頻功率領(lǐng)域。
2、液態(tài)金屬的高強(qiáng)度,高韌性決定了它可用來(lái)制作磨不壞、壓不扁的手機(jī)外殼。
3、液態(tài)金屬可在吞食少量物質(zhì)后以可變形機(jī)器形態(tài)長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了無(wú)需外部電力的自主運(yùn)動(dòng),為研制實(shí)用化智能馬達(dá)、血管機(jī)器人、流體泵送系統(tǒng)、柔性執(zhí)行器乃至更為復(fù)雜的液態(tài)金屬機(jī)器人奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。我們可以用它來(lái)制作許多柔性機(jī)器。