材料成形理论基础22016.ppt

第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 润湿与界面上两相的相应界面的结构和原子间的结合力的关系 固体质点的原子与新相的原子间具有较大的结合力或键能较强 质点表面的原子排列规律和间距与新相相近 相位尺寸对应原则 界面共格对应原则 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 b) a)完全共格 b)部分共格 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 抑制形核 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 选择形核 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 晶体生长 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 晶体生长 生核 液体中原子向晶体表面堆砌 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 晶体生长的原子过程 固液界面上原子的双向运动 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 = 界面不断生长，界面上的温度必须低于熔点 此过冷称为动力学过冷， 动力学过冷的作用 液相向固相跳跃和定居的速度 固相向液相跳跃和定居的速度 平衡状态 熔化状态 凝固状态 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 液态金属的粘滞性 粘度对液态金属临界速度的影响 层流与紊流 雷诺数 直径 流动速度 运动粘度 层流 流动阻力减少 有利于气体和夹杂物上浮 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 液态金属的粘滞性 对液态金属流量的影响 液态金属粘度对流速和铸型的充型能力影响 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 液态金属的粘滞性 粘度对液态金属净化的影响 气泡 非金属夹杂物 Stokes公式 半径小于0.1cm 粘性液体对球体沉浮的阻力 小球半径 小球上浮速度 液体的动力粘度 粘度 夹杂半径 液体与杂质的密度差 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 液态金属的粘滞性 对液态金属对流的影响 格拉晓夫准则 温度和浓度引起的体积膨胀系数 温差 浓度差 水平方向上热端到冷端距离的一半 温度差产生的对流强度 浓度差产生的对流强度 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 液态金属的比表面现象 液态金属的表面张力 表面：表面上的分子或原子受力不均匀，产生指向金属内部的合力。原子间的作用力及其在表面和内部的排列状态的差别引起的。 表面的定义： 液体或固体同气体或真空接触的面 不同位置的分子或原子作用力模型 表面的分子或原子 内部的分子或原子 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 液态金属的比表面现象 液态金属的表面张力 表面：液体或固体同气体或真空接触的面叫表面。 表面上的分子或原子受力不均匀，产生指向金属内部的合力。 受拉伸的小块表面薄膜 单位表面积上的能量 表面张力和表面自由能是不同的物理概念 大小相同，单位互换 不同角度描述同一表面现象 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 表面张力引起的附加压力 影响表面张力的因素 温度 多数金属及合金，温度增加，表面张力降低 反常现象，温度升高，表面张力增加，Cu, cast iron 球形气泡 与曲率半径成反比 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 温度对表面张力的影响 第二章 液态金属基本性质与凝固热力学、动力学 溶质元素的影响 使液态金属表面张力降低 表面活性物质 使液态金属表面张力增加 非表面活性物质 正吸附 溶质在表面的浓度大于溶质在内部的浓度 负吸附 溶质在表面的浓度小于溶质在内部的浓度 --单位面积上的吸附量 正吸附 表面活性元素 含量增加表面张力降低 负吸附 非表面活性元素 含量增加表面张力上