吉大复试,材料成形原理2

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1、液态金属：ft有捉好导电性和导热性，并在宏观上呈无规则排列的原•了•集团，叫液态金属。为什么研究液态金属的结构与性质？因为对铸件有以下影响：（1）结品过程；（2）品粒组织；（3）缺陷：偏析、气体、非金属夹杂物。2.1液态金属的结构一、液态结构与态结构间的异同1、从液态金属的热物理性质看，液态结构更象岡态结构。（1）金屈的汽化潜热远大于熔化潜热，以铝为例：汽化潜热/熔化潜热=27。气态金属原了•间结合键几乎全部破坏。液态金属——原子间结合键仅部分被破坏。所以，液态金属结构类似于固态金属。（2）由同态变液态，熵的增俏相对于熔点前的熵值并不算人。（熵代表系

2、统结构紊乱性变化）。GU：在熔点附近：液固结构相差不大。'''2、液体的机械特性——象气体；仴体积特性、热特性——象固体——局部原子排列与固体无异——近程朽序。因此，关于液体，有两种说法：（1）本质卜.是密集的气体；（2）高度有缺陷的晶体。3、X射线衍射实验表明，在熔点附近液体与阀体品体衍射现象比较，很多方面极为相似，但与气体比，有很大不同。4、岡液在外力下，外观的变化液体：夕卜力改变形状流动（如重力下一水由高处流句低处）；固体：剪应力——弹性变形；外力去除一变形消失。即：固体不能流动。5、其它方面（1）熔化时，体积膨胀3%;（2）扩散系数：（3）晶

3、态：固——晶体、非晶体液——非晶体液溶质扩散系数约10-5cm2/sec数量级；同溶质扩散系数约10-8cm2/sec数量级。差1000倍。二、理想纯金属的液态结构特点1、原子间保持较强的结合能；2、原了排列小距离内（仅在原子集团内——几十到几丙个妝了•的集团）有规律——近程有序；3、原子集团处于瞬息万变状态——能景起伏；4、原子集团之间存在“空穴”，共有电子运动发生变化：（电子难飞跃“空穴”，屯阻率升高）5、原子巢闭尺寸、速度与温度有关。（溫度升——尺、？降、速度大）三、实际金属的液态结构特点1、存在大量杂质原子（1）杂质足多种多样的，非一•种；（

4、2）杂质分布不均匀;浓度起伏：游动原子集团之间存在成分不均匀性；结合力不同：结合力强的易聚；能量起伏：各原子问能量不同成各原子团尺、r不同。（3）杂质存在方式不同：溶质、化合物。A、B结合力较强——形成新的化学键——临时不稔定化合物：（低温化合，高温分解）A、B结合力非常强——形成强而稳定的化合物——新相；B-B、B-A结合力小于A-A,则A-A原子聚集——B被排斥在集团外成液体表面——降低表逝张力——表面活性元素。2、杂质的來源(1)常用金属为多元合金；(2)原材料存在多种杂质；(3)熔化时，被污染(金属与炉气、熔剂、炉衬反应、吸气，带进杂质)。3

5、、实际金属液态结构——非常复杂。(1)也存在游动原子团、空穴及能暈起伏；(2)原子团、空穴中科各种合金元素及杂质元素；(3)存在浓度起伏；(4)存在不稳定或稳定化合物(固、气、液)。2.2液态金属的性质一、粘度1、概念：液体在层流运动情况下，各液层间柯摩擦阻力——粘度。川牛顿粘性定律农达：II为动力粘度，T为切极力，dV/dX为速度梯度。2、影响闪尜:粘度大小由液态金属结构决定，与温度、压力、杂质有关。(1)温度：温度升——粘度降；(2)化学成分：1)杂质数景、形状和分布，影响粘度；固态杂质——粘度增大；杂质多——粘度增大。2)同一合金，成分不同——

6、站度不同。接近共品成分——粘度降低。3、粘度对材料成型的影响(1)金属液净化(气体、杂质的排出)；(2)流动阻力与充型；(3)凝固过程中的对流。二、表面张力1、概念：金屌液表面质点因受周ra质点对其作用力不平衡，在表而液膜单位长度上所受的绷紧力或单位表面积上的能量，称表而张力。2、影响闪素(1)温度多数：温度上升——表而张力下降；反常：温度上升——衣面张力升高，如铜、铁。(2)溶质(杂质)表面活性物质：表面张力下降——正吸附；表而非活性物质：表而张力升高_负吸附。(3)液体的性质不同液体，表面张力不同。3、表面张力对材料成型的影响对金属品体形核(形核

7、功)及生长(结品形态)、机械粘砂、缩松、热裂、夹杂及气泡等有影响。2.3液态金属的流动性及充型能力一、流动性1、概念：液态金属本身的流动能力。2、影响因素：成分、温度、杂质含量及物理性质。与外界因素无关。3、作用：好的流动性利于缺陷的防止：（1）补缩；（2）防裂；（3）充型；（4）气体与杂质易上浮。4、测定：浇注流动性试样。试样结构、铸型性质、浇注条件相同，改变合金成分，测试样长度。二、充型能力1、概念：液态金屈充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓浩晰铸件的能力。2、影响充型能力的W索及提高充型能力的措施闪因：自身流动性外W:型的性质、浇注条件、件结构（

8、1）金屈性质1）合念成分纯i属、共品成分合金和金属间化合物的地方，流动性冇最人值。（1）凝固点同定；（2）逐