会计学第一节引言第二节液态金属的微观结构第三节液态金属的性质第四节液态金属的充型能力第一节引言一、液体的分类二、液体的表观特征液体性质三、液体的结构和性质与材料成形的关系第二节液态金属的微观结构一、液体与固体、气体结构比较及衍射特征液体：长程无序——不具备平移、对称性；近程有序——相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停“游荡”着的局域有序的原子集团，液体结构表现出局域范围的有序性。液态金属的衍射结构参数偶分布函数g(r)物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子的几率。换言之，表示离开参考原子（处于坐标原点r=0）距离为r位置的原子数密度ρ(r)对于平均数密度ρo（=N/V）的相对偏差。ρ(r)=ρog(r)图1-1气体、液体、非晶及晶态固体的结构特点及衍射特征平均原子间距r1：对液体（或非晶固体），对应于g(r)第一峰的位置。r=r1表示参考原子至其周围第一配位层各原子的平均原子间距。径向分布函数—RDFRDF=4πr2ρog(r)表示在r和r+dr之间的球壳中原子数的多少。二、由物质熔化过程认识液体结构双原子模型特定T，R=R0，W=W0T升高，能量从W0升高到W1、W2、W3、W4，其间距（振幅中心位置）将由R0增大到R1、R2、R3、R4。原子热振动：沿势能曲线势能与动能间发生转换。原子间距离将随温度的升高而增加，即产生热膨胀，但并不改变原子相对排列（熔点以下）。每个原子在三维方向都有相邻原子，频繁相互碰撞而交换能量。每时每刻都有一些原子能量超过(或低于)原子平均能量(“能量起伏”)高能原子则可能越过势垒跑到原子之间的间隙中或金属表面，而失去大量能量，在新的位置上作微小振动。一旦有机会获得大的能量，又可以跑到新的位置上。(内蒸发)原子离开点阵则留下了自由点阵——空穴(物体膨胀的另一原因)T越高，空穴越多二、由物质熔化过程认识液体结构三、液态金属结构的理论模型一方面，液态金属中处于热运动，不同原子能量有高有低，同一原子的能量也在随时间不停地变化，时高时低。这种现象称为“能量起伏”。另一方面，液态金属是由大量不停“游动”着的原子团簇组成，团簇内为某种有序结构，团簇周围是一些散乱无序的原子。这些原子团簇不断地分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，此起彼伏，不断发生着这样的涨落过程，似乎原子团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及其内部原子数量都随时间和空间发生着改变，这种现象称为“结构起伏”。在特定的温度下，虽然“能量起伏”和“结构起伏”的存在，但对于某一特定的液体，其团簇的统计平均尺寸是一定的。然而，原子团簇平均尺寸随温度变化而变化，温度越高原子团簇平均尺寸越小。（四）实际液态金属的微观特点对于“纯金属”：总存在大量杂质原子。如：8N纯铁（分析纯只能达5N），则每1cm3铁液中杂质原子数约相当于1015数量级。对于合金，F(A-A、B-B)＞F(A-B)：则A-A、B-B原子聚集；F(A-B)＞F(A-A、B-B)：液体中形成新的化学键A-B原子聚集第三节液态金属的性质一、液态金属的粘度（一）液态金属的粘度及其影响因素1.液体粘度的定义2.粘度的影响因素合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响：（二）粘度在材料成形中的意义对流动阻力有影响的因素除了粘度外，还有流态。当雷诺数Re＞2300时为紊流，Re＜2300时为层流圆形管道的雷诺数：f为液体流动的阻力系数：→∝η→∝η0.2显然，流动阻力愈大，在管道中输送相同体积的液体所消耗的能量就愈大，或者说所需压力差也就愈大。粘度对成形质量的影响粘度对铸件轮廓的清晰程度的影响影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧影响精炼效果及夹杂或气孔的形成对焊缝的合金过渡影响二、液态金属的表面张力（一）表面张力的实质及影响因素1、表面张力及其产生的原因2、表面自由能与表面张力的关系3、表面与界面4、影响表面张力的因素（二）表面张力在材料成形生产技术中的意义1、界面张力与润湿角表面为平面时（曲率半径为无穷大），表面张力不产生压力差。当表面具有一定的曲度时，液相中的压力高于气相（p1>p2），该压力差值的大小与曲率半径成反比，曲率半径越小，表面张力的作用越显著。在凝固的后期，不同晶粒之间存在着液膜，由于表面张力的作用，液膜将其两侧的晶体紧紧地吸附在一起，液膜厚度越小，其吸附力量就越大。液膜的拉断临界应力fmax大小为：对于σ=1g/cm的金属来说，如果液膜厚度为10-6mm时，要将液膜两侧的晶粒拉开所需应力为2×103N/mm2！液膜拉断时若无外界液体补充，那么晶粒间或枝晶间便形成了凝固热裂纹。可见，液膜的表面张力越大，液膜越