液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)性質(zhì)總結(jié)11周演示文稿

鑄造生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)：可鑄造出外形、內(nèi)腔復(fù)雜的毛坯或零件工藝靈活性大，適應(yīng)性好成本低鑄造生產(chǎn)的缺點(diǎn)：組織疏松，晶粒粗大，內(nèi)部易產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔等缺陷力學(xué)性能較差鑄造過程復(fù)雜，鑄造缺陷和零件精度較難控制鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)

鑄件容易產(chǎn)生哪些缺陷？怎樣防止鑄造缺陷的產(chǎn)生與金屬液態(tài)成形過程的關(guān)系緊密充型能力液態(tài)合金充滿型腔，獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力液態(tài)合金的充型能力對(duì)鑄造生產(chǎn)的影響充型能力強(qiáng)易于充滿型腔，獲得完整鑄件氣體易于浮出液面易于補(bǔ)縮充型能力不足澆不足、冷隔、氣孔、夾渣等第一類缺陷：澆不足、冷隔大中型鑄件或內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁零件澆不足冷隔原因充型能力差改進(jìn)措施提高金屬液的充型能力提高金屬液流動(dòng)性合金的流動(dòng)性金屬從固態(tài)熔化為液態(tài)時(shí)的狀態(tài)變化固態(tài)原子在平衡位置振動(dòng)振動(dòng)頻率加快，振幅增大達(dá)到新的平衡位置，晶格常數(shù)變化超過原子激活能原子離開平衡位置處的點(diǎn)陣，形成空穴離位原子達(dá)到某一數(shù)值加熱加熱加熱金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)體積膨脹約3%—5%

，電阻、粘度發(fā)生變化溫度不會(huì)升高，晶粒進(jìn)一步瓦解為小的原子集團(tuán)和游離原子原子脫離晶粒的表面，晶粒失去固有的形狀和尺寸9.1金屬加熱過程中的膨脹與熔化1?2?3?金屬中的原子結(jié)合R→∞，F(xiàn)＝

0R＞R0

，F(xiàn)＜0（引力）→靠攏R＜R0

，F(xiàn)＞0（斥力）→分開R＝R0

，F(xiàn)＝0→平衡圖1-11熔化時(shí)的體積變化熱運(yùn)動(dòng)金屬的加熱膨脹（能量角度）升溫?zé)嵴駝?dòng)加劇，E轉(zhuǎn)化為勢能達(dá)新的平衡R1、R2、R3

（＞R0）平衡距離增加（膨脹）1?能量起伏(內(nèi)蒸發(fā)):空穴的產(chǎn)生溫度愈高，原子的能量愈大，產(chǎn)生的空穴數(shù)目愈多，金屬膨脹；體積變化甚小，固液態(tài)原子間距差較小2?2.液態(tài)金屬的熔化（熔化潛熱）熔化潛熱：使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂辛鲃?dòng)能力的液體，還需要繼續(xù)提供能量使原子間的結(jié)合鍵進(jìn)一步破壞，即吸收了大量的熱量而金屬的溫度并沒有升高②金屬的熔化首先是從晶界開始（為什么？）；③當(dāng)溫度達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，晶粒之間結(jié)合受到極大破壞，晶粒之間更容易產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

晶內(nèi)晶界3?金屬的熔化并不是原子間結(jié)合的全部破壞，液體金屬內(nèi)原子的分布仍具有一定的規(guī)律性，其結(jié)構(gòu)類似于固態(tài)。9.2液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)

純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)①原子的排列在較小的距離內(nèi)仍具有一定規(guī)律性，且原子間距增加不大。原子集團(tuán)的“近程有序”，遠(yuǎn)程無序排列；②原子熱運(yùn)動(dòng)激烈，“能量起伏”大，集團(tuán)“游動(dòng)”，時(shí)大時(shí)小—相起伏；③原子集團(tuán)之間距離較大，比較松散，猶如存在“空穴”；（解釋：大部分金屬熔化時(shí)電阻率增加？）④“游動(dòng)”、尺寸與溫度的關(guān)系。1200℃1700℃1550℃1400℃實(shí)際金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)原子間結(jié)合力不同，產(chǎn)生的起伏能量起伏濃度起伏結(jié)構(gòu)起伏“能量起伏”

——由于晶體中每個(gè)原子的振動(dòng)能量不是均等的，并且每個(gè)原子在三維方向的振動(dòng)隨機(jī)進(jìn)行，相鄰原子碰撞交換能量有些原子的能量超過原子的平均能量，有些原子的能量小于平均能量，能量的不均勻性稱為能量起伏“結(jié)構(gòu)起伏”——液體中大量不停“游動(dòng)”著的局域有序原子團(tuán)簇時(shí)聚時(shí)散、此起彼伏“濃度起伏”

——同種元素及不同元素之間的原子間結(jié)合力存在差別，結(jié)合力較強(qiáng)的原子容易聚集在一起，把別的原于排擠到別處，表現(xiàn)為游動(dòng)原子團(tuán)簇之間存在著成分差異。粘滯系數(shù)η＝(2τ0kTeU/kT)/δ3粘滯性的本質(zhì)是質(zhì)點(diǎn)(原子)間結(jié)合力的大小運(yùn)動(dòng)黏度：運(yùn)動(dòng)黏度物理意義：V=η/ρ表征液體質(zhì)點(diǎn)保持自身運(yùn)動(dòng)方向的慣性大小。9.3液態(tài)金屬的性質(zhì)9.3.1液態(tài)金屬的黏度影響粘度的因素：①溫度T小，指數(shù)項(xiàng)比乘數(shù)項(xiàng)的影響大，T,ηT高，乘數(shù)項(xiàng)將起主要作用，T,η②化學(xué)成分粘度本質(zhì)原子間的結(jié)合力（與熔點(diǎn)有共性）狀態(tài)圖難熔化合物的粘度較高，而熔點(diǎn)低的共晶成分合金其粘度較低；③非金屬夾雜物黏度在材料成形中的作用和意義:①黏度對(duì)液態(tài)金屬充型速度的影響流體的流動(dòng)狀態(tài)由雷諾數(shù)Re來決定，當(dāng)Re>2320時(shí)，流體以紊流方式流動(dòng)。②黏度對(duì)流動(dòng)阻力的影響實(shí)際應(yīng)用：一般，液態(tài)金屬在澆道和型腔中的流動(dòng)都為紊流，只在腔的細(xì)薄部位，或在充型后期，流速下降，才出現(xiàn)層流。紊流的流動(dòng)阻力要比層流阻力小，有利于充型。③對(duì)液態(tài)金屬對(duì)流的影響產(chǎn)生對(duì)流的條件：溫差和濃度差→浮力→黏滯力

對(duì)流強(qiáng)度：格拉曉夫數(shù)ＧrＴ＝ｇβＴL３△Ｔ／η２Ｇrｃ＝ｇβｃL３

△C／η２動(dòng)力黏度越大，則對(duì)流強(qiáng)度越小液體對(duì)流對(duì)結(jié)晶組織、溶質(zhì)分布、偏析和雜質(zhì)的聚合沉浮有重要影響。βＴ、βｃ分別為由溫差和濃度差引起的金屬液體積膨脹L水平方向上熱端到冷端距離的一半寬度。④對(duì)液態(tài)金屬凈化的影響斯托克斯公式：Ｖ＝２g(ρ液-ρ雜)r２/9η僅當(dāng)ρ雜≤ρ液，夾雜才能上浮，η越大，夾雜及氣泡越難以排除①表面張力的本質(zhì)概念：表面張力△W=σ△Ａ=

△F9.3.2液態(tài)金屬的表面張力薄膜寬度為b，收一個(gè)繃緊力F，則

F=σbσ為表面張力系數(shù)，或表面張力（N/m）

物理意義：薄膜單位長度上所受的繃緊力。

由于力F的作用，薄膜被拉長Δl