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性合金的流動性金屬從固態(tài)熔化為液態(tài)時的狀態(tài)變化固態(tài)原子在平衡位置振動振動頻率加快，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熔化時的體積變化熱運(yùn)動金屬的加熱膨脹（能量角度）升溫?zé)嵴駝蛹觿?，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)榫哂辛鲃幽芰Φ囊后w，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，晶粒之間結(jié)合受到極大破壞，晶粒之間更容易產(chǎn)生相對運(yùn)動；

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)動激烈，“能量起伏”大，集團(tuán)“游動”，時大時小—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：大部分金屬熔化時電阻率增加？）④“游動”、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”

——由于晶體中每個原子的振動能量不是均等的，并且每個原子在三維方向的振動隨機(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?！坝蝿印敝木钟蛴行蛟訄F(tuán)簇時聚時散、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)動黏度：運(yùn)動黏度物理意義：V=η/ρ表征液體質(zhì)點(diǎn)保持自身運(yùn)動方向的慣性大小。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黏度對液態(tài)金屬充型速度的影響流體的流動狀態(tài)由雷諾數(shù)Re來決定，當(dāng)Re>2320時，流體以紊流方式流動。②黏度對流動阻力的影響實(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。紊流的流動阻力要比層流阻力小，有利于充型。③對液態(tài)金屬對流的影響產(chǎn)生對流的條件：溫差和濃度差→浮力→黏滯力

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

△C／η２動力黏度越大，則對流強(qiáng)度越小液體對流對結(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