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书书书犐犆犛７７．０４０．９９犆犆犛犎２１中华人民共和国国家标准犌犅／犜４１０７９．１—２０２１液态金属物理性能测定方法第１部分：密度的测定犜犲狊狋犿犲狋犺狅犱狊犳狅狉狆犺狔狊犻犮犪犾狆狉狅狆犲狉狋犻犲狊狅犳犾犻狇狌犻犱犿犲狋犪犾狊—犘犪狉狋１：犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犱犲狀狊犻狋狔２０２１１２３１发布２０２２０７０１实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会发布书书书前 言 本文件按照ＧＢ／Ｔ１．１—２０２０《标准化工作导则 第１部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是ＧＢ／Ｔ４１０７９《液态金属物理性能测定方法》的第１部分。ＧＢ／Ｔ４１０７９已发布了以下部分：———第１部分：密度的测定。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国有色金属工业协会提出。本文件由全国有色金属标准化技术委员会（ＳＡＣ／ＴＣ２４３）归口。本文件起草单位：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、有色金属技术经济研究院有限责任公司、中国科学院理化技术研究所、清华大学、昆明理工大学、昆明冶金研究院有限公司、株洲科能新材料有限责任公司。本文件主要起草人：陈道通、蔡昌礼、高臖、张江峰、邓中山、杨应宝、白智辉、朱新祥、刘静、胡劲、徐文志、彭富华、王应武、杨泽俊、杨海岸、赵科湘、徐学启、朱家军。Ⅰ犌犅／犜４１０７９．１—２０２１引 言 液态金属是一大类合金材料，常温或工作状态下为液态，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。由于液态金属特殊的理化性质，现行的金属材料或液体物理性能测定的方法标准多不适用于液态金属物理性能测定。ＧＢ／Ｔ４１０７９《液态金属物理性能测定方法》旨在建立一组物理性能参数测定的方法，以满足液态金属产品生产和贸易需求。根据当前液态金属各应用领域的使用需求及液态金属各物理性能测定方法之间的技术独立性，ＧＢ／Ｔ４１０７９确立常用的八种关键性能测定方法，拟由八个部分构成：———第１部分：密度的测定。目的在于确立液态金属密度的测定方法。———第２部分：电导率的测定。目的在于确立液态金属电阻率和电导率的测定方法。———第３部分：黏度的测定。目的在于确立液态金属黏滞性的评价方法。———第４部分：导热系数的测定。目的在于确立液态金属导热系数与热扩散系数的测定方法。———第５部分：热膨胀系数的测定。目的在于确立液态金属热膨胀系数的测定方法。———第６部分：比热容的测定。目的在于确立液态金属比热容的测定方法。———第７部分：表面张力的测定。目的在于确立液态金属表面张力的测定方法。———第８部分：接触角的测定。目的在于确立液态金属与固体材料接触角的试验方法。液态金属的密度是其最基本的物理性能参数，准确地获得密度是测定其电学、热学、流变学的多个物理性能的前提。ＧＢ／Ｔ４１０７９．１确定以测量原理简单、设备要求简单、精度高、并可以在宽温度区间进行连续测量的阿基米德法为液态金属密度测量的标准方法，力求广泛适用，操作可行。Ⅱ犌犅／犜４１０７９．１—２０２１液态金属物理性能测定方法第１部分：密度的测定１ 范围本文件规定了液态金属密度的测定方法。本文件适用于在室温至３００℃范围内进行液态金属密度的测定。在３００℃以上的熔盐、金属熔体密度测定也可参照使用。２ 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ＧＢ／Ｔ１４２３ 贵金属及其合金密度的测试方法ＧＢ／Ｔ４３３９ 金属材料热膨胀特征参数的测定ＧＢ／Ｔ８１７０ 数值修约规则与极限数值的表示和判定３ 术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义。４ 原理以阿基米德原理为基础，测量已知质量的重锤浸入液态金属后的质量，得到重锤受到的浮力，以计算液态金属的密度，示意图见图１。 标引序号说明：１———悬丝；２———坩埚；３———重锤；４———样品。图１ 阿基米德法密度测试示意图１犌犅／犜４１０７９．１—２０２１５ 仪器设备５．１ 电阻炉：在设定温度下，炉温稳定度应不超过±１℃。５．２ 热电偶：１级工业热电偶，应采用耐液态金属腐蚀的不锈钢或陶瓷保护管。５．３ 惰性气体：体积分数不低于９９．９９％的氮气或氩气。５．４ 坩埚：在试验温度下不与样品发生任何溶解或反应，宜采用金属钼、石墨、石英、氧化铝陶瓷等材料制成。５．５ 重锤：在试验温度下不与样品发生任何溶解或反应，质量应在１０ｇ～１００ｇ，密度应不小于１０ｇ／ｃｍ３，宜采用钼、钽、钨等材料制成。５．６ 悬丝：在试验温度下不与样品发生任何溶解或反应，直径应不大于０．２ｍｍ，宜采用钼丝制成。５．７ 电子天平：分度值为０．１ｍｇ。６ 样品６．１ 液体样品：体积应不少于５０ｍＬ，并能浸没重锤。试验前应除去表面氧化层。６．２ 固体样品：制成便于装样的颗粒或小块固体，样品熔融后的体积应不少于５０ｍＬ，并能浸没重锤。７ 试验步骤７．１ 平行试验独立地进行两次测定，取其平均值。７．２ 测定７．２．１ 按照ＧＢ／Ｔ１４２３中描述的方法测定重锤在室温下的密度ρ０。必要时，按照ＧＢ／Ｔ４３３９中描述的方法测定重锤材料的线性热膨胀系数。７．２．２ 将样品装入坩埚中，将测温热电偶置于样品中，将坩埚置于炉膛内。７．２．３ 将重锤用悬丝悬挂到电子天平上，置于样品正上方。７．２．４ 向炉腔中通入流量为０．１Ｌ／ｍｉｎ～１Ｌ／ｍｉｎ的惰性气体至少３０ｍｉｎ，以将炉腔内的空气排出；在试验过程中保持惰性气体流量为０．１Ｌ／ｍｉｎ～０．２Ｌ／ｍｉｎ。７．２．５ 将样品加热至试验温度，并至少恒温３０ｍｉｎ。７．２．６ 测量重锤在惰性气体中的称重量犿０。７．２．７ 使重锤完全浸入样品中，重锤不应和坩埚底面或壁面发生任何接触。７．２．８ 天平读数稳定后，记录重锤在样品中的称重量犿１。８ 试验数据处理８．１ 试验温度不高于５０℃时，样品的密度按公式（１）计算，以ρ记，数值以克每立方厘米（ｇ／ｃｍ３）表示：ρ＝ρ０（犿０－犿１）犿０…………………………（１） 式中：ρ０———重锤的密度，单位为克每立方厘米（ｇ／ｃｍ３）；犿０———重锤在惰性气体中的称重量，单位为克（ｇ）；犿１———重锤在样品中的称重量，单位为克（ｇ）。２犌犅／犜４１０７９．１—２０２１计算结果保留三位有效数字，数值的修约按ＧＢ／Ｔ８１７０的规定进行。８．２ 试验温度高于５０℃时，样品的密度按公式（２）计算：ρ＝ρ０１＋３α（犜１－犜０）（犿０－犿１）犿０…………………………（２） 式中：α———重锤材料的线性热膨胀系数，单位为每摄氏度（１／℃）；犜１———试验温度，单位为摄氏度（℃）；犜０———实验室常温，单位为摄氏度（℃）。计算结果保留三位有效数字，数值的修约按ＧＢ／Ｔ８１７０的规定进行。９ 精密度９．１ 重复性同一操作者，在同一实验室，用同一套设备，在相同试验温度下，对同一样品两次测量结果之差应不大于平均值的２．０％。９．２ 再现性不同操作者，在不同实验室，用不同设备，在相同试验温度下，对同一样品测量结果之差应不大于平均值的３．０％。１０ 试验报告试验报告至少应给出以下几个方面的内容：———样品的编号及说明；———试验温度；———结果；———本文件编号；———观察到的异常现象；———试验日期。犌犅／犜４１０７９．１—２０２１