一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)
人們對液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的認識滯后于固體金屬,這是因為它是以液體這樣一個無序體系作
為研究對象。近年來,利用X射線、電子和中子衍射及同步輻射技術(shù)得到液態(tài)金屬及合金
直接的結(jié)構(gòu)信息,促進了液體金屬物理研究的不斷深入。通過兩種方法可以研究金屬的液態(tài)
結(jié)構(gòu)。一種是間接方法,即通過固→液態(tài)、固→氣態(tài)轉(zhuǎn)變后一些物理性質(zhì)的變化判斷液態(tài)的
原子結(jié)合狀況,另一種是較為直接的方法,即通過液態(tài)金屬的X射線或中子線的結(jié)構(gòu)分析
研究液態(tài)的原子排列情況。在了解液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)之前,有必要對金屬晶體的原子結(jié)合、加
熱膨脹及熔化過程加以闡述。
(1)鑄型的蓄熱系數(shù) 鑄型的蓄熱系數(shù)b2 (b2= c2ρ2λ槡2)表示鑄型從其中的金屬中吸
取并儲存于本身中熱量的能力。蓄熱系數(shù)b2
越大,鑄型的激冷能力就越強,金屬液于其中
保持液態(tài)的時間就越短,充型能力下降。金屬型鑄造中,經(jīng)常采用涂料調(diào)整其蓄熱系數(shù)b2
。
為使金屬型澆口和冒口中的金屬液緩慢冷卻,常在一般的涂料中加入b2
很小的石棉粉。
(2)鑄型的溫度 預熱鑄型能減小金屬與鑄型的溫差,從而提高其充型能力。例如,在
金屬型中澆注鋁合金鑄件,將鑄型溫度由340℃提高到520℃,在相同的澆注溫度 (760℃)
下,螺旋線長度由525mm增加到950mm。在熔模鑄造中,為得到清晰的鑄件輪廓,可將型
殼焙燒到800℃以上進行澆注或利用型殼焙燒剛結(jié)束的高溫余熱進行澆注。
因為空穴數(shù)目的增加不可能是突變的。因此,對于這種突變,應當理解為金屬已熔化,已由固態(tài)變?yōu)?/span>
液態(tài),發(fā)生狀態(tài)改變造成的。從圖11可以看出,假設在熔點附近原子間距達到了R1,原
子具有很高的能量,很容易超過勢壘而離位。但是在相鄰原子最引力作用下,仍然要向平
衡位置運動。雖然此時離位原子和空穴大為增加,金屬仍表現(xiàn)為固體性質(zhì)。若此時從外界供
給足夠的能量———熔化潛熱,使原子間距離超過R1,原子間的引力急劇減小,從而造成原
子結(jié)合鍵突然破壞,金屬則從固態(tài)進入熔化狀態(tài)。