龍骨機

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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１１３）。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）

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１１５所示，此時產(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１３４（ａ）］，或合金的結(jié)晶溫度范圍很寬 ［圖１３４

（ｂ）］，鑄件凝固的某一段時間內(nèi)，其凝固區(qū)域在某時刻貫穿整個鑄件斷面時，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１３５（ａ）］，或者鑄件斷面的溫度梯度較大 ［圖１３５

圖１３５　 “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，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，這個距離的

大小是劃分凝固方式的一個準則。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。

這種現(xiàn)象稱為 “結(jié)構(gòu)起伏”。在一定的溫度下，雖然存在 “能量起伏”和

“結(jié)構(gòu)起伏”現(xiàn)象，但對于特定液態(tài)金屬，其處于有序狀態(tài)的原子集團具有一定的統(tǒng)計平均

尺寸；并且其平均尺寸大小隨溫度的升高而減小。

③ 液態(tài)結(jié)構(gòu)及離子間相互作用的理論描述　在液態(tài)結(jié)構(gòu)定量計算上，也提出了許多理

圖１６　液態(tài)結(jié)構(gòu)及粒子間相互作用

論模型及方程 （圖１６）。通過建立偶分布函數(shù)

ｇ（ｒ）與偶勢ｕ（ｒ）（即 “原子對”間的相互作用

勢能與原子空間距離ｒ的函數(shù)關(guān)系）的方程，或

在已知偶勢ｕ（ｒ）的條件下，計算出某一液體的

偶分布函數(shù)ｇ（ｒ）。