第1章——液态金属的结构与性质-2014技巧.pptVIP

第 一 章 液态金属的结构与性质;第一节 液体概念的引入;物理性质：密度，粘度，导电率，热导率，扩散系数 物化性质：等压热容，等容热容，熔化和气化潜热，结晶潜热，表面张力，界面张力 热力学性质：蒸汽压，膨胀和压缩系数;*四、液体与固体、气体的比较;第二节 液体金属的结构;（一）液态与固态、气体结构比较;图 气体、液体、非晶及晶态固体的结构特点及衍射特征;举例：液态和固态Au的X射线衍射图像;（三）液态金属的径向分布函数;径向分布函数（RDF）;配位数N1：RDF第一峰之 下的积分面积;二、由物质熔化过程认识液态金属结构;熔化潜热——指当物质加热到熔点后，从固态变为液态或由 液态变为固态时吸收或放出的热量 结晶潜热——在温度保持不变的情况下，单位质量的物质从液态转变到固态时所释放出的热量　 气化潜热——常压下，单位质量的物质在一定温度下由液态转换成气态所需的热量 汽化潜热——即温度不变时，单位质量的某种液体物质在汽化过程中所吸收的热量。汽化分两种，蒸发和沸腾。两者都吸热，蒸发只在液体表面，而沸腾是液体的内部和表面同时进行的;三、实际金属的液态结构 ;能量起伏 指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象;四、液态金属结构的理论模型（自学）;（二）液态金属结构的晶体缺陷模型　　　;3、位错模型 液态金属可看成是一种被位错芯严重破坏的点阵结构。在特定温度以上的低温条件下，不含位错（或低密度位错）的固体点阵结构由于高密度位错的突然出现而变成液体。高位错密度的引入，使液态金属的微观结构不再具有长程有序性，同时使液态金属在外力的作用下具有流动性，对粘滞系数、原子扩散系数和晶体的生长等也能进行较好的解释;第三节 液体合金的性质;一、液态合金的粘度;3、粘度的量纲及单位：量纲为M·L-1·T-1；常用单位Pa·S 或mPa·S。工业上动力粘度单位用Pa来表示，即1克/厘米·秒=1Pa;2）液体粘度的影响因素;（4）合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响（M-H模型）;M-H模型：η1——纯溶剂的粘度；η2——溶质的粘度；X1、X2 分别为纯溶剂和溶质在溶液中的摩尔分数，R 为气体常数，H m 为两组元的混合热 如果混合热H m为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子，因此摩擦阻力及粘度随之提高）;（二）粘度在材料成形中的意义;动力学粘度：在外力作用非常小的情况下适用。如夹杂上浮过 程和凝固过程中的补缩等均与动力粘度系数有关;1、粘度对铸件轮廓清晰程度有很大的影响：在薄壁铸件的铸造过程中，流动管道直径较小，雷诺数值小，流动性质属于层流。此时，为提高铸件轮廓清晰度，可降低液体粘度，通过适当提高过热度或者加入表面活性物质等来实现; 可见，粘度η 较大时，夹杂或气泡上浮速度较小，会影响精 炼效果；在铸件及焊缝凝固过程中，夹杂物和气泡难以上浮排 除，易形成夹杂或气孔;5、对焊缝合金过渡的影响 在焊缝金属的合金化方法中，通过含有合金元素的焊剂、药皮或药芯进行合金过渡是较为常用的方法，这类方法的合金过渡主要是在金属液与熔渣的界面上进行的。可见，熔渣及金属液粘度降低对合金元素的过渡有利;二　液态合金的表面张力;对表面张力的理解：①表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。②表面张力是分子力的一种表现。发生在液体和气体接触时的边界部分;2、表面自由能与表面张力的关系;表面自由能与表面张力的异同;3、影响表面张力的因素;表面张力与润湿角的关系;3）溶质元素自由电子数目的影响;4）合金元素或微量杂质元素对表面张力的影响; S、O、Te、Se（及N）等元素均能明显降低铁液的表面张 力，见图1-12（P26）;（二）表面张力在材料成形中的意义;可见，在曲率半径很小时，表面张力会引起很大压力差。表面张力在曲面两侧引起的压力差Δp，相对于平直界面而言为一附加压力。在铸造和焊接中的意义; 铸造过程为防止粘砂，通常要求金属液与砂型不润湿。但毛 细管直径D和金属液静压头H越大，越易粘砂。据σ与D和H 的关系可推出是否粘砂的毛细管临界直径DC—选择砂型粒度;2、液膜拉断临界力及表面张力对凝固热裂的影响 ——液膜理论;3、表面张力对熔滴过渡的影响;第四节 液态金属的充型能力;影响液态金属充型能力的因素：内因——液态金属本身的流动性(流动能力) ；外因