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国家标准计划《液态金属物理性能测定方法 第3部分:粘度的测定》由 TC243(全国有色金属标准化技术委员会)归口,TC243SC3(全国有色金属标准化技术委员会稀有金属分会)执行 ,主管部门为中国有色金属工业协会

主要起草单位 云南科威液态金属谷研发有限公司云南中宣液态金属科技有限公司云南省科学技术院耐驰科学仪器商贸(上海)有限公司中国科学院理化技术研究所昆明理工大学云南省产品质量监督检验研究院

目录

基础信息

计划号
20220734-T-610
制修订
制定
项目周期
22个月
下达日期
2022-07-19
申报日期
2021-11-26
公示开始日期
2022-02-28
公示截止日期
2022-03-14
标准类别
方法
国际标准分类号
77.040.99
77 冶金
77.040 金属材料试验
77.040.99 金属材料的其他试验方法
归口单位
全国有色金属标准化技术委员会
执行单位
全国有色金属标准化技术委员会稀有金属分会
主管部门
中国有色金属工业协会

起草单位

目的意义

液态金属是一大类合金材料,在常温或工作状态下呈液态;具有液态温区宽、导热率高、导电性强等特性,可广泛应用于热控与能源、印刷电子、生物医疗、柔性机器等领域。

中国在液态金属基础研究和产业推进方面均处于世界领先地位。

2017年1月,工信部、国家发改委、科技部、财政部联合制定的《新材料产业发展指南》(工信部联规[2016]454号)将液态金属列为新材料产业的重点扶持方向之一。

液态金属也被列入了工信部编制的《重点新材料首批次应用示范指导目录》(2017版~2019版)。

流动、变形特性是液态金属很多应用的基础,如作为导热流体工质、导电流体工质时,流动性对产品性能有正面作用;在印刷电子、3D打印领域,流动性是设备关键控制参数的确定依据;而在导热/导电界面材料的应用中,则需要对流动性加以限制。

液态金属的粘度是表征其流动性能的重要参数,对上述产品质量进行评价就需要对其粘度进行测定。

过去被用于液态金属粘度测量的方法有毛细管法、振荡容器法、旋转法和振荡片法等。

一般认为,毛细管法测试高纯度、无污染的样品时精度高,但不适宜测试含有固相成分的非共晶合金试样(毛细管极易堵塞);振荡容器法的设备简单,对频率和振幅衰减的测量也很精确,但问题在于实际振荡系统的微分方程在数学上很难处理,实验测得的振幅衰减与计算的液体粘度之间没有精确公式,多种经验公式处理所得结果一致性很差;旋转法应用到低粘度的液态金属时对设备的要求极高;振荡片法的设备构造和操作都相对简单,但测量范围不能覆盖低粘度的液态金属。

采用这些方法测得的液态金属的粘度值较小——运动粘度通常小于0.5 mm2/s,动力粘度通常小于5 mPa?s——超出一般粘度计的测定范围。

最为关键的一点是,新的研究表明,液态金属具有显著的非牛顿流体特征,其粘度在一定范围内随剪切速率增加而降低(剪切变稀)。

而除旋转法外,其他几种方法在理论基础上均假设被测样品为牛顿流体,且不同方法的实验值之间存在着相当大的差异。

因此,本部分采用旋转法(使用具有规定特性的旋转粘度计)作为液态金属粘度测量的标准方法。

本项目涉及的多是新材料产品,均处于产业化初期、市场推广阶段。

本标准的制定将使液态金属新材料在国内、国际的推广应用具有合法性、合规性,使液态金属科技成果产业化之路更加顺畅。

目前国内外尚无液态金属粘度测定方法的相关标准。

因此迫切需要立项制定液态金属粘度测定方法的国家标准,以使其产品性能指标统一化、规范化、标准化,指导这一新兴产业的健康有序发展。

范围和主要技术内容

1. 适用范围:本标准适用于测量300℃以内的液态金属及合金粘度。 2. 主要技术内容:本标准规定采用旋转法测量液态金属粘度仪器设备、试验步骤、结果计算、精密度等内容。 方法原理是使圆筒在流体中旋转以令样品产生剪切变形,通过测量作用于圆筒的流体粘性扭矩计算粘度。 关键内容在于: ——明确旋转法所测得液态金属粘度的定义和物理意义; ——确定旋转法测量的剪切速率要求; ——给出用于测量液态金属的旋转粘度计(流变仪)的特殊要求和校准方法; ——规定液态金属粘度结果的表示方法。