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金属液态成形原理第1页1.实际金属的液态结构：实际金属和合金的液体由大量时聚时散，此起彼伏游动着的原子团簇及空穴所组成。能量起伏、结构起伏、浓度起伏。原子集团内的有序排列——近程有序；液态金属原子无规律排列——远程无序2.粘度系数简称粘度，是用来表征液体粘滞性大小的系数，𝛕=𝛈𝒅𝒗𝒙𝒅𝐲，液体内摩擦阻力大小的表征。影响因素：原子间结合能U（↑）、原子间距δ（↓）、温度T（↓）、合金组元或微量元素—高熔点合金（高）共晶合金（低）3.表面张力（σ或ϒ）：物质表面上平行于表面切线方向且各方向大小相等的宏观张力。物体倾向于减小其表面积而产生表面张力（单位N/m，1dyn/cm=10−3N/m）。影响因素：界面（表面）张力与原子间的结合力（↑，润湿角cos𝜃=𝜎GS−𝜎LS𝜎GL）、温度（↓）、元素价电子数目、合金杂质元素附加压力——当液体表面弯曲时，在表面张力作用下，液面内和液面外存在一个压力差∆p4.液态金属的充型能力：在充型过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确，轮廓清晰的铸件的能力影响因素：金属性质（流动性）、铸型性质（蓄热系数b2）、浇注条件（浇注温度、充型压力、浇注系统）、铸件结构。5.金属的加热膨胀：温度升高，振动能量增加，振动频率和振幅加大；原子间距，原子能量升高6.熔化潜热：金属在熔点，由固态变为同温度的液态时，要吸收大量的热量，称为熔化潜热7.毛细现象——润湿管壁的液体在细管里升高，而不润湿管壁的液体在细管里降低。液体的表面张力导致的附加压力8.折算厚度（平方根）法（铸件凝固时间）：𝑀模=K√𝑡凝或√𝑡凝=𝑀模𝐾，K−凝固系数9.铸件凝固方式：(1)逐层凝固：断面温度梯度很大，或窄结晶温度范围的合金，纯金属、共晶成分合金(2)体积凝固：断面温度场较平坦，或宽结晶范围的合金(3)中间凝固：断面温度梯度较大，或较窄结晶范围的合金影响因素：(1)合金结晶温度范围(2)铸件断面上的温度梯度10.凝固动态曲线：11.过冷类型：(1)动力学过冷ΔTk(2)曲率过冷ΔTr(3)压力过冷ΔTp(4)热过冷ΔTT(5)成分过冷ΔTc凝固界面及其前沿的过冷金属液态成形原理第2页度ΔT=ΔTk+ΔTr+ΔTp+ΔTT+ΔTc12.凝固形核：(1)均质形核——形核前液相金属或合金中无外来固相质点而从液相自身发生形核的过程。相变驱动力——液-固体积自由能之差（∆𝐺𝑣）；相变阻碍力——液-固界面能（𝜎SL）(2)非均质形核——依靠外来质点或型壁界面提供的衬底进行生核过程13.合金溶质平衡分配系数𝐾0：在恒压及任一特定凝固温度T∗的条件下，平衡的固相溶质浓度𝐶𝑆∗与液相溶质浓度𝐶𝐿∗之比：𝐾0=(𝐶𝑆∗𝐶𝐿∗)𝑇，P14.Scheil公式（正常偏析方程）：CS∗=K0C0(1−fs)(K0−1)CL∗=C0fL(K0−1)15.稳定状态溶质再分配：λ=𝐷𝐿𝑅——溶质富集层的“特征距离”ΔC=C0(1K0−1)——富集层高度16.成分过冷形成的判据（在液相只有有限扩散溶质再分配条件下出现成分过冷）：𝐺𝐿𝑅−𝑚𝐿𝐶0(1−𝐾0)𝐷𝐿𝐾017.某二元合金相图，金属液成分为𝐶0=30%，放置于长瓷舟中并从左端开始凝固，温度梯度大到足以使液固界面保持平面生长，假设固相无扩散，液相均匀混合，试求：（1）α相、β相分别与液相之间的平衡分配系数；（2）凝固后共晶体的质量占试棒的百分之几？已知夏尔方程𝐶𝑠∗=K0C0(1−f𝑠)(𝐾0−1)；（3）画出凝固后试棒中溶质B的浓度沿试棒长度的分布曲线，并注明各特征成分及位置。解：（1）𝐾𝛼=20%40%=0.5，𝐾𝛽=(1−70%)(1−40%)=0.5;（2）用夏尔方程可求得凝固后共晶体的质量占试棒的百分数f𝐿=916；（3）如图，