因此,實(shí)際金屬和合金的液體結(jié)構(gòu)中存在著兩種起伏:一種是能
量起伏,表現(xiàn)為各個(gè)原子間能量的不同和各個(gè)原子集團(tuán)間尺寸的不同;另一種是濃度起伏,
表現(xiàn)為各個(gè)原子集團(tuán)之間成分的不同。
如果AB原子間的結(jié)合力較強(qiáng),則足以在液體中形成新的化學(xué)鍵,在熱運(yùn)動的作用下,
出現(xiàn)時(shí)而化合,時(shí)而分解的分子,也可稱為臨時(shí)的不穩(wěn)定化合物,或者在低溫時(shí)化合,在高
溫時(shí)分解。例如,硫在鐵液中高溫時(shí)可以完全溶解,而在較低溫度下則可能析出FeS。當(dāng)
AB原子間或同類原子間結(jié)合非常強(qiáng)時(shí),則可以形成比較強(qiáng)而穩(wěn)定的結(jié)合,在液體中就出現(xiàn)
新的固相 (如氧在鋁中形成Al2O3,氧與鐵中的硅形成SiO2 等)或氣相。
3表面張力引起的附加壓力
假設(shè)液體中有一半徑為r的球形氣泡,
由于液體表面張力造成了指向內(nèi)部的力p
(圖113)。若將球的體積增大ΔV,則必須
克服阻力p而對它做功:ΔW=pΔV。而
這一所做之功變?yōu)楸砻娣e增大后的表面自
由能增量:ΔF=σΔS(ΔS為球體增大之表面積)
由此可見,因表面張力而造成的附加壓力p的大小與曲率半徑r成反比。
則r1=r2=r。附加壓力p也稱拉普拉斯壓力。
如液面凸起 (不潤濕),附加壓力為正值,液面下凹 (潤濕),附加壓力為負(fù)值,如圖
4所示。造型材料一般不被液態(tài)金屬潤濕,即θ>90°(θ為潤濕角)。故液態(tài)金屬在鑄型
道內(nèi)的表面是凸起的,如圖115所示,此時(shí)產(chǎn)生指向內(nèi)部的附加壓力。
如果因鑄件斷面溫度場較平坦 [圖134(a)],或合金的結(jié)晶溫度范圍很寬 [圖134
(b)],鑄件凝固的某一段時(shí)間內(nèi),其凝固區(qū)域在某時(shí)刻貫穿整個(gè)鑄件斷面時(shí),則在凝固區(qū)
域里既有已結(jié)晶的晶體也有未凝固的液體,這種情況為 “體積凝固方式”,或稱 “糊狀凝固
方式”。
如果合金的結(jié)晶溫度范圍較窄 [圖135(a)],或者鑄件斷面的溫度梯度較大 [圖135
圖135 “中間凝固方式”示意圖
(b)],鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谇?/p>
二者之間時(shí),則屬于 “中間凝固方式”。
凝固區(qū)域的寬度可以根據(jù)凝固動態(tài)曲
線上的 “液相邊界”與 “固相邊界”之間
的縱向距離直接判斷。因此,這個(gè)距離的
大小是劃分凝固方式的一個(gè)準(zhǔn)則。如果兩
條曲線重合在一起———恒溫下結(jié)晶的金屬,
或者其間距很小,則趨向于逐層凝固方式。