實(shí)際金屬比上述現(xiàn)象復(fù)雜得多,因?yàn)楣I(yè)應(yīng)用的金屬主要是合金,而且是多元合金;原9
材料中存在多種多樣的雜質(zhì),有些雜質(zhì)的化學(xué)分析值雖然不高,甚至低于10-4數(shù)量級,但
其原子數(shù)仍是驚人的;在熔化過程中,金屬與爐氣、熔劑、爐襯的相互作用還會吸收氣體帶
進(jìn)雜質(zhì),甚至帶入許多固、液體質(zhì)點(diǎn)。因此,實(shí)際金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的。它也存在
著游動原子集團(tuán)、空穴以及能量起伏,在原子集團(tuán)和空穴中溶有各種各樣的合金元素及雜質(zhì)
元素,由于化學(xué)鍵力和原子間結(jié)合力的不同,還存在著濃度起伏以至成分和結(jié)構(gòu)不同的游動
原子集團(tuán)。
三、表面張力及其對成型過程的影響
1表面張力的實(shí)質(zhì)
表面張力是表面上存在的一個平行于表面且各向大小相等的張力。表面張力是由于物質(zhì)
在表面上的質(zhì)點(diǎn)受力不均勻而產(chǎn)生的。對于液體和氣體界面上的質(zhì)點(diǎn) (原子或分子),由于
液體的密度大于氣體的密度,故氣相對它的作用力遠(yuǎn)小于液體內(nèi)部對它的作用力,使表面層
質(zhì)點(diǎn)處于不平衡的力場之中。結(jié)果是表面層質(zhì)點(diǎn)受到一個指向液體內(nèi)部的力,使液體表面有
自動縮小的趨勢。
從物理化學(xué)可知,表面自由能是產(chǎn)生新的單位面積表面時系統(tǒng)自由能的增量。設(shè)恒溫、
恒壓下表面自由能的增量為ΔF,表面自由能為σ。
對于鑄件溫度場的影響,可從金屬性質(zhì)、鑄型性質(zhì)、澆注條件及鑄件結(jié)構(gòu)四個方面來
析。
(1)金屬性質(zhì)的影響 金屬的熱擴(kuò)散率大,鑄件內(nèi)部的溫度均勻化的能力就大,溫度梯
就小,斷面上溫度分布曲線就比較平坦;反之,溫度分布曲線就比較峻陡。金屬的結(jié)晶潛
大,向鑄型傳熱的時間則要長,鑄型內(nèi)表面被加熱的溫度也高,鑄件斷面的溫度梯度減
,鑄件的冷卻速度下降,溫度場也較平坦。金屬的凝固溫度越高,在凝固過程中鑄件表面
鑄型內(nèi)表面的溫度越高,鑄型內(nèi)外表面的溫差就越大,且鑄型的熱導(dǎo)率在高溫段隨溫度的
高而升高,致使鑄件斷面的溫度場有較大的梯度。