空穴的產(chǎn)生使局部地區(qū)能壘
降低,鄰近的原子則進入空穴位置,造成空穴的移動。溫度愈高,原子的能量愈大,產(chǎn)生的
空穴數(shù)目愈多,從而使金屬膨脹。在熔點附近,空穴數(shù)目可達原子總數(shù)的10%。
當(dāng)把金屬加熱到熔點時,會使金屬的體積突然膨脹3%~5%。這個數(shù)值等于固態(tài)金屬
力學(xué)溫度零度加熱到熔點前的總膨脹量。除此之外,金屬的其他性質(zhì)如電阻、黏性等在
度下發(fā)生突變。同時,這種突變還反映在熔化潛熱上,即金屬在此時吸收大量熱量,溫
不升高。這些突變現(xiàn)象是不能僅僅用離位原子和空穴數(shù)目的增加加以解釋的。
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,此時產(chǎn)生指向內(nèi)部的附加壓力。
實際金屬比上述現(xiàn)象復(fù)雜得多,因為工業(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
進雜質(zhì),甚至帶入許多固、液體質(zhì)點。因此,實際金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的。它也存在
著游動原子集團、空穴以及能量起伏,在原子集團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。