锡是人类最早使用的金属之一，也是最具广泛工业用途的金属之一，具有质地柔软，熔点低，展性强，塑性强等优良特性。它被广泛应用于电子、信息、电器、化工、冶金、建材、机械、食品包装等。随着经济的发展，其应用领域不断扩大。它特殊的性质有助于广泛领域的基础性研究，包括金属锡熔化时的相变转化机理和动力学^[1]。其中相变过程直接影响材料加工、连续铸造、包覆电镀等过程的生产效率。而对于金属熔化过程，特别是金属锡的熔化，需要维持高于熔点的温度，这需要消耗大量能源，成本相对较高，对于锡熔化的研究相对较少。所以研究金属锡熔化过程中热传递和流动特性具有重要意义^[2]。

金属熔化过程中，材料属性不变的情况下，固体区不断减小，液体区不断增加，固体和液体的分界面有重要影响，这也叫做移动边界问题。直到20世纪70年代末期，固液连接面的影响才受到关注（Stefan问题）。随后许多实验性和数字性调查揭示了移动边界对于固液相变过程的重要影响^[3]。

国外众多学者对锡熔化问题的研究现状：AntonKidess使用直接数值模拟（DNS），把模拟用到的相关系数增加了一个数量级，匹配了实验观察到的熔池形状^[4]。Hereil和Mabire以LiF为窗口材料，获得了在38-55G帕斯卡，Sn目标连接面的高温测量结果^[5]。Hu J B用模型化的逆转冲击方法，测量了在37-80G帕斯卡的范围内，锡中声的速率^[6]。Burakovsky给出了：不同金属熔化温度和压力的模型，又叫做位错熔化模型^[7,8]。Young发表了著名的锡相表和区域联系方法，来研究锡的熔化曲线^[9]。Basu和Data把镭射光线照射下的非糊状区域数学化，模拟了金属熔化的过程，并且在熔池中发现了两个旋向相反的单元，帮助解释了熔池的形状^[10,11]。Voller用熔池糊状区域分析了相变问题，同时分析了固液区域。解决了连接面的性质快速变化的问题^[12]。Liu M and Liu L将室温下锡的等温线的计算数据与Morse MOS的实验数据进行对比，发现二者符合^[13]；由此，他们在高压下预测金属熔化温度的实验中，在一定温度和压力范围内，对一些小区域的熔化温度（用一些临界点和相边界为条件）进行研究，然后整体性地将所有实验结果联系起来^[14-16]；再根据区域联系方法，联系β锡和γ锡，最终获得熔化曲线。KoheiHamaguchi在给定的温度梯度和热负荷下，模拟金属熔融，研究具有温度梯度的模拟熔融池中的流动。评估了具有自由表面的熔融金属中，Marangoni对流的发展过程^[17]。V. S. Savvin在锡熔化过程中，考虑到相界处实现准平衡状态的各种机制，在非固定扩散模式下，实验研究了锡 - 铊系统接触熔化过程中，液层生长的动力学^[18]。锡完整熔化曲线经过学者专家们坚持不懈的对计算与试验，同时不断地优化改进相关系数，使其准确性得到了大大提升，得到了社会的认可，并体现出锡熔化研究在金属加工和材料成型领域的重要作用。

我国在金属相变研究方面起步不算早，但是随着改革开放以来，我国工业和经济的飞速发展，领导政策的积极鼓励指引和国内各界专家学者的共同奋斗，已经在金属状态研究上快速赶上国际进展，从而带动了国内大量的学者和研究单位进行研究。国内众多学者对锡流动和传热特性的研究现状:牛冉，李宝宽等人将常温固态球状颗粒浸入过热流动熔体中，发现首先在球状颗粒表面形成凝固壳,其次颗粒熔化过程受熔体强迫对流强度的影响，以此为依据建立了熔化模型。结果表明

金属颗粒的熔化，受颗粒初始温度、熔体过热度以及熔体流动强度的影响。熔体流

动对相变影响较大，受周围流体对流强度的影响，颗粒从表面凝固壳形成到熔化过程呈现非均匀性，这表明应该选择变形网格手段来分析锡熔体小区域^[19]。孟凡敏用高精密热量计，以绝对法测定锡的热量、温度参数。用较为精确的测量的手段，修正了金属熔化的，实验和模拟结果偏差^[20]。刘晶峰根据有限差分法原理, 对金属熔化过程中，在微小时间段内计算分析金属熔化过程中流动与传热过程。刘晶峰还结合温度场与流场的模拟技术, 开发了模拟软件, 并利用该软件对标准实验过程进行耦合分析，考虑热量散失，准确模拟了流场与温度场^[21]。刘永杰用热平衡计分法，求解了金属相变，边界条件变化情况下的Stefan问题^[22]。

此外，薄锐，崔新林采用Finnis-Sinclair作用势, 通过分子动力学模拟方法，研究了金属在加温加压下的相变结构^[23]。赵凯漩采用EAM模型，使用分子动力学方法，对金属的表面均匀熔化过程进行数值模拟。并结合晶格常数、径向分布函数和缺陷原子数等参数，对熔化过程中金属结构、固液分界面的位置、能量变化进行分析。最终计算出了固液分界面的移动速度，拟合出对应的热力学熔点，再与实验熔点结果进行对比，发现二者基本符合^[24]。

经过以上国内外现状分析可以看出，近些年我国金属锡相变研究方面已经取得了不错的进展，但是由于起步较晚，且对模拟参数取值等技术和理论研究相对不多。与国外研究进度水平存在一定差距，目前还无法完全掌握每个环节，这些都阻碍了我国材料锡以及相关工业化学行业的发展。

目前，国内只有一小部分专家学者，对锡等金属熔化过程中，流动和传热研究造诣颇深，与国外有一定的差距。因此，对锡熔化过程，流动和传热特性进行学习研究，并优化改进，缩小国内国外的差距，具有一定的理论意义和工程实际应用价值。