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液态金属 热转印包装

我们收到了一些关于在室温下使用含铟的液态金属 或indium alloysliquid以及镓(Ga) ,以及它们与不锈钢发生反应的问题。

许多科学家正在积极寻找一种稳定的、具有导热性的液态材料来替代NaK。我们关于液态铟/镓金属的数据表显示, 这些金属 对许多金属具有腐蚀性。铟和镓(Ga) (Indalloy 51E)这两种液态金属会与不锈钢发生反应吗?

我们的冶金学家鲍勃-贾雷特给出了答案:

简短回答:

镓(Ga) 合金已作为反应堆压力容器中NaK液态金属的替代材料进行了测试,在约600°C以下的表现令人满意。它们还用于带有浸没式不锈钢电极的开关中(闭合/断开元件通常采用钽,以减少电弧损伤)。我认为,在Indalloy 51E的应用 所用的温度下,不锈钢元器件 不会出现任何磨损。
长答案:
任何液态金属 都会润湿另一块干净的金属表面。在实际相互作用中,通常只需薄薄一层氧、氮和碳,就足以防止润湿 (表面化学与通量学这门科学正是为解决这些问题而发展起来的)。
镓(Ga) 合金无需助熔剂即可破坏该表面层。这使得母材与液态合金 紧密接触。如果母材在镓(Ga) 中的溶解度显著,则会发生溶解。该速率受固体向液相合金 的质量传递限制。温度、湍流以及镓(Ga) 在金属中的溶解度都会影响该速率。
如果受热温度足够高,不锈钢中的元素就会开始溶解到合金 中。合金 表面的湍流会破坏扩散边界层——就像搅拌咖啡以溶解糖一样。 在约400-600°C以下,不锈钢中的铁、铬和镍与镓(Ga) 基本上互不溶解(耐火元素钽、钨、钼、锆、钛等也是如此)。超过该温度后,不锈钢中的元素便开始溶解于镓(Ga) 中。
铝与镓(Ga) 同属周期表中的同一族,两者的溶解范围都很广——约20%的镓(Ga) 可溶于固态铝,而约1%的铝可溶于镓(Ga) (其熔点 )。当镓(Ga) 合金与铝接触时,基本上没有任何扩散屏障能阻止镓(Ga) 在固态中置换铝,并转化为Al-Ga汞合金。