铸件形成理论重要知识点

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1、铸件形成理论重要知识点第一章液态金属的结构和性质1.金属的加热膨胀：原子间距离将随温度的升高而增加，即产生热膨胀。由于能量起伏，一些原子则可能越过势垒跑到原子之间的间隙中或金属表面，原子离开点阵后，留下了自由点阵——空穴。原子间距增大，空穴的产生是物体膨胀的原因之一。2.金属的熔化：把金属加热到熔点附近时，离位原子数大为增加。在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成晶粒间的相对流动，称为晶界粘滞流动。晶粒内部，也有相当数量的原子频频跳跃、离位，空穴数大为增加。接近熔点时，晶界上的原子则可能脱离原晶粒表面，向邻近晶粒跳跃，晶粒逐渐失去固定形状。

2、3.理想金属的液态结构特点金属熔化后，以及在熔点以上不高的温度范围内，液体状态的结构有以下特点：1、原子排列在较小距离内仍具有一定规律性，且其平均原子间距增加不大。2、金属液体由许多原子集团所组成，在原子集团内保持固体的排列特征，而在原子集团之间的结合处则受到很大破坏（近程有序排列）。3、原子集团存在能量起伏和结构起伏。4、原子集团间距较大，比较松散，犹如存在空穴。5、原子集团的平均尺寸、游动速度都与温度有关，温度越高，则原子集团的平均尺寸越小，游动速度越快。概括起来：接近熔点的液态金属由许多游动的原子集团和空穴组成，原子集团中原子呈规则排列

3、，结构与原固体相似，但存在能量起伏和结构起伏。4.实际金属的液态结构实际液态金属在微观上是由存在能量起伏、结构起伏和成分起伏的游动原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成的混浊液体；从化学键上看，除了基体金属与其合金元素组成的金属键之外，还存在其他多种类型的化学键。5.影响粘度的因素(1)温度：温度不太高时，T升高，η值下降。温度很高时，T升高，η值升高。(2)化学成分：表面活性元素使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高。(3)非金属夹杂物：非金属夹杂物使粘度增加。6.粘度对铸坯质量的影响(1)对液态金属流动状态的影响：粘度对

4、铸件轮廓的清晰程度有影响，为降低液体的粘度应适当提高过热度或者加入表面活性物质等。(2)对液态金属对流的影响：运动粘度越大，对流强度越小。铸坯的宏观偏析主要受对流的影响。(3)对液态金属净化的影响：粘度越大，夹杂物上浮速度越小，越容易滞留在铸坯中形成夹杂、气孔。7.影响表面张力的因素1）熔点：高熔点的物质，其原子间结合力大，其表面张力也大。2）温度：大多数金属和合金，温度升高，表面张力降低。3）溶质：系统中加入削弱原子间结合力的组元，会使表面内能和表面张力降低。8.表面张力对铸坯质量的影响1）界面张力与润湿角：液态金属凝固时析出的固相与液相的

5、界面能越小，形核率越高。液态杂质与金属晶体之间的润湿性将影响杂质形态。2）表面张力引起的附加压力：附加压力提高金属液中气体析出的阻力，易产生气孔。影响金属液与铸型的相互作用。附加压力为正值时（不润湿），铸坯表面光滑，但充型能力较差，必须附加一个静压头。附加压力为负值时（润湿），金属液能很好地充满铸型型腔，但是容易与铸型粘结（粘砂），阻碍收缩，甚至产生裂纹。9.概念能量起伏：金属晶体结构中每个原子的振动能量不是均等的，一些原子的能量超过原子的平均能量，有些原子的能量则远小于平均能量，这种能量的不均匀性称为“能量起伏”结构起伏：液态金属中的原子集

6、团处于瞬息万变的状态，时而长大时而变小，时而产生时而消失，此起彼落，犹如在不停顿地游动。这种结构的瞬息变化称为结构起伏。近程有序排列：金属液体则由许多原子集团所组成，在原子集团内保持固定的排列特征，而在原子集团之间的结合处则受到很大破坏。浓度起伏：不同原子间结合力存在差别，在金属液原子团簇之间存在着成分差异。这种成分的不均匀性称为浓度起伏。粘滞性：在流体力学中有两个概念，一个是动力粘度，另一个是运动粘度。表面张力：液态金属表面层的质点受到一个指向液体内部的力，物体倾向于减小其表面积，这相当于在液态金属表面有一个平行于表面且各向大小相等的张力，

7、这个张力就是表面张力。10.充型能力与流动性的联系与区别：充型能力：液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力。即液态金属充填铸型的能力。流动性：液态金属本身流动的能力。流动性与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。充型能力与流动性的关系：充型能力是外因（铸型性质、浇注条件、铸件结构）和内因（流动性）的共同结果。外因一定时，流动性就是充型能力。充型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼、铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。11.液态金属的停止流动机理纯金属、共晶合金、窄结晶温度范围合金：型壁处凝固结壳，柱状晶相接触，通道

8、中心合并，流动停止。合金的结晶温度范围越宽，枝晶就越发达，液流前端出现较少的固相量，通道阻塞，亦即在相对较短的时间内，液态金属便停止流动。纯金属、共晶合金或窄结晶温