②σSG<σLS時,cosθ為負(fù)值,即θ>90°。此情況下,液體傾向于形成球狀,稱之為液體能潤濕固體。θ=180°為完全不潤濕。
2影響界面張力的因素
(1)熔點(diǎn) 原子間結(jié)合力大的物質(zhì),其熔點(diǎn)高,表面張力也大。表13為幾種金屬的熔和表面張力。
(2)溫度 對于多數(shù)金屬和合金,
度升高,表面張力降低,即dσdt<0。這因?yàn)?,溫度升高時,液體質(zhì)點(diǎn)間距增,表面質(zhì)點(diǎn)的受力不對稱性減弱,因表面張力降低。當(dāng)達(dá)到液體的臨界溫時,由于氣液兩相界面消失,表面張等于零。但是,對于某些合金,如鑄
、碳鋼、銅及其合金等,其表面張力隨溫度的升高而增大,即dσdt>0。如圖1所示。
顯然,根據(jù)形成表面張力的原因可以推知,不僅在上述的液氣界面,
而且在所有兩相界面,如固氣、液固、液液上都存在表面張力。故廣義地說,表面
張力應(yīng)稱為界面張力,可分別用σ固氣 、σ液固 、σ液液 表示之,不特別指明時,通常皆指
與氣相的界面張力。
衡量界面張力的標(biāo)志是潤濕角θ,它與界面張力的關(guān)系由楊氏方程決定。
式(112)稱為楊氏方程式,可以看出,接觸
θ的值與各界面張力的相對值有關(guān),如圖110。
①σSG>σLS時,cosθ為正值,即θ<90°。通θ為銳角的情況,稱為液體能潤濕固體。θ=
,液體在固體表面鋪展成薄膜,稱為完全。
鑄件凝固過程中,許多物理參數(shù)都是與溫度密切相關(guān)的。因此,研究金屬液態(tài)成型過程
的凝固現(xiàn)象最主要的就是解決不同時刻,鑄型和鑄件中溫度場的變化。根據(jù)鑄件溫度場,
能預(yù)計(jì)其凝固過程中斷面上各時刻的凝固區(qū)域大小及變化,凝固速度,凝固時間,縮松和
孔的傾向等參數(shù),為正確設(shè)計(jì)工藝結(jié)構(gòu)及參數(shù)提供科學(xué)的依據(jù),從而改善鑄件組織及提高
性能。
研究鑄件溫度場的方法有:實(shí)測法、數(shù)學(xué)解析法和數(shù)值模擬法等。數(shù)學(xué)解析方法是利用
用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱,主要目的是利用傳熱學(xué)的理論。