-1610 工程科学学报.第43卷，第12期 -62 24 20 R=20.74147-6.88654lgG R=-0.99845 16 G=157 G=322 10 100 1000 G 500 50 1000 450 40 % Hardness 800 30 350 Toughness 700 20 uans 300 600 250 10 500 200 400 0 50 100150200250300 350 0 50100150200250300350 图25镍镀膜的AFM表面形貌图及重力系数对镍镀膜的粗糙度、硬度、韧性和抗拉强度的影响 Fig.25 AFM image,roughness,hardness,toughness,and tensile strength of nickel foils prepared under supergravity electrodeposition G=740 Buoyancy irection Deposition solution NiMo H,bubbles-000Q0 Deposits-+9 Cu 100μm Supergravity 图26常重力与超重力条件下，NMo镀膜的截面微观结构比较.以及超重力条件下多孔金属镀膜的形成机理 Fig.26 Crosssection of NiMo films electrodeposited at different gravity coefficients,and the formation mechanism of porous metal films in supergravity fields 9工业应用设备结构概念设计 材料的选择就比较困难，部分处理对象可以用石 墨基材料，如金属铜及铜渣处理，但也存在高温氧 超重力具有显著的“缩时”、“缩尺”作用，因 化防护等问题.内壁材料选择有待于工程应用设 此即使工业用设备，其体积也不会很大.按照前述 备开发者解决，本文仅介绍关于设备结构原理的 研究结果，理论上超重力在冶金领域的许多方面 基本设计. 具有应用前景，但其核心是高温条件下的固-液或 9.1金属液的除杂净化 液-液分离及高温熔体在多孔介质中的渗流.工程 重金属（如钢铁、铜、锌、铅等）液中的夹杂物 应用反应器设备开发应参考化工领域的离心分离 主要是弥散分布于金属液中细小熔融渣相，且密 设备，并结合高温冶金的特点选择反应器内壁的 度小于金属液本体：轻金属（如铝、镁等）液中的夹 材料.反应器内壁材料的选择，取决于处理的熔体 杂物主要是弥散分布于金属液中细小金属间化合 对象的性质，一般来说，对于熔点在1000℃以下 物颗粒，多数夹杂物颗粒的密度大于金属液本体 有色金属或渣处理，现有的材料基本能满足要求， 离心旋转条件下，密度小于金属液的夹杂物向轴 但对于熔点在1000℃以上金属或渣，反应器内壁 心方向移动上浮，而密度大于金属液的夹杂物向9    工业应用设备结构概念设计 超重力具有显著的“缩时”、“缩尺”作用，因 此即使工业用设备，其体积也不会很大. 按照前述 研究结果，理论上超重力在冶金领域的许多方面 具有应用前景，但其核心是高温条件下的固−液或 液−液分离及高温熔体在多孔介质中的渗流. 工程 应用反应器设备开发应参考化工领域的离心分离 设备，并结合高温冶金的特点选择反应器内壁的 材料. 反应器内壁材料的选择，取决于处理的熔体 对象的性质，一般来说，对于熔点在 1000 ℃ 以下 有色金属或渣处理，现有的材料基本能满足要求， 但对于熔点在 1000 ℃ 以上金属或渣，反应器内壁 材料的选择就比较困难，部分处理对象可以用石 墨基材料，如金属铜及铜渣处理，但也存在高温氧 化防护等问题. 内壁材料选择有待于工程应用设 备开发者解决，本文仅介绍关于设备结构原理的 基本设计. 9.1    金属液的除杂净化 重金属（如钢铁、铜、锌、铅等）液中的夹杂物 主要是弥散分布于金属液中细小熔融渣相，且密 度小于金属液本体；轻金属（如铝、镁等）液中的夹 杂物主要是弥散分布于金属液中细小金属间化合 物颗粒，多数夹杂物颗粒的密度大于金属液本体. 离心旋转条件下，密度小于金属液的夹杂物向轴 心方向移动上浮，而密度大于金属液的夹杂物向 0 G 500 450 400 350 300 250 200 Toughness Hardness Hardness (HV) 50 100 150 200 250 300 350 50 40 30 20 10 0 Toughness (refolding number) 1000 900 800 700 600 500 400 Tensile strength/MPa 0 G 50 100 150 200 250 300 350 24 20 16 12 8 4 0 1 10 100 1000 Rms=20.74147−6.88654 lgG R=−0.99845 Rms/nm G G=1 G=62 G=157 G=322 图 25    镍镀膜的 AFM 表面形貌图及重力系数对镍镀膜的粗糙度、硬度、韧性和抗拉强度的影响 Fig.25    AFM image, roughness, hardness, toughness, and tensile strength of nickel foils prepared under supergravity electrodeposition G=1 G=740 100 μm 100 μm 210 μm Cu Cu NiMo NiMo H2 bubbles Deposits Substrate Deposition solution Buoyancy direction Supergravity Electronics 图 26    常重力与超重力条件下，NiMo 镀膜的截面微观结构比较，以及超重力条件下多孔金属镀膜的形成机理 Fig.26    Crosssection of NiMo films electrodeposited at different gravity coefficients, and the formation mechanism of porous metal films in supergravity fields · 1610 · 工程科学学报，第 43 卷，第 12 期