液态成型原理全套教学课件.pptx

第1章液态金属的结构(2)

第1章金属的膨胀及熔化(1)

第2章液态金属的充型能力

第3章铸件的凝固

第4章液态金属结晶的基本原理(4.1-4.4)

第4章晶体生长(4.5)

第4章单相合金结晶(4.6)

第4章共晶合金结晶(4.7)

第5章铸件组织的形成与控制

第6章铸件化学成分的不均匀性

第7章铸件的化学成分不均匀性

第8章铸件中的非金属夹杂物

第9章铸件的收缩

第10章.铸件的热裂

第11章铸造应力、变形及冷裂纹;第一章;面心（fcc）;;;c.晶体的特性

1.有确定的熔点;2.各向异性

不同晶面或者晶向上原子密度不同引起性能不同;二、晶体间的原子结合

晶体的结构和性能主要决定于原子结构和它们之间的作用力与热运动。

1.作用力

引力：库仑引力;排斥力：库仑斥力与泡利不相容原理引起的斥力

2.势能与功

F（R）dR=－dW（R）;三、金属的膨胀

1.热振动

只要温度高于热力学温度零度值，晶体中原子都在平衡附近位置振动。

2.膨胀的原因

a.原子间距的增大;b.空穴的产生

能量起伏→内蒸发→蒸发;四、金属的熔化;金属熔化的实质：熔化潜热破坏了原子间的结合键，使得晶粒瓦解，失去固定的结构，成为可以流动的液态。

金属熔化的热力学解释：

恒压下，下式成立;§1-2液态金属的结构;一、X射衍射分析;;二、物理性质的变化

1.体积和熵的变化

固态到液体，体积增大3-5％，原子间距增大1-1.5％;2.熔化潜热与汽化潜热

固→气：原子间的结合键全部破坏

固→液：原子间的结合键只破坏了百分之几;三、理想金属的液态结构

1.原子间有较强的结合力

2.形成原子集团，短程有序

3.原子更容易脱离原子集团，进行游离

4.温度越高，原子集团平均尺寸越小，“游动”越快;四、实际金属的液态结构;§1-3液态金属的性质;1.粘滞性;;5.粘度在材料

成形中的意义;二、表面张力;2.接触角：

到达平衡时，在气、液、固三相交界处，气-液界面和固-液界面之间的夹角（contactangle)，用θ表示;3.表面张力的实质;;（1）在平面上;（2）在凸面上：;（3）在凹面上：;1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之间的关系式：;5.表面张力对在材料成形中的意义;第二章液态金属的充型能力;得到完整的铸件;§2-1液态金属充型能力的基本概念;三、不同合金及造型方法对金属充型能力的影响;四、液态金属流动性测试方法;§2-2液态金属的停止流动机理及充型能力的计算;2.宽结晶合金停止流动机理;二、液态金属充型能力的计算;停止流动两个时间阶段：

1.从开始温度到液相线温度所需的时间，

即过热热量散失时间t’

2.从液相线温度到凝固停止时间，

即凝固开始到停止流动时间t’’

总的时间：t＝t’＋t’’;;第二阶段t’’，金属液继续向前流动时开始析出固相，热平衡方程式：;液态金属的充型能力：;相对;§2-3影响充型能力的因素;影响充型能力

的因素;一、合金成分;（1）磷

铸铁磷量增加，液相线温度下降，铁液粘度下降；由于磷共晶增加，固相线温度也下降，因此，可以提高流动性。但是，磷量增加使铸铁变脆。通常不用增加磷量提高铸铁的流动性。;（2）硅

铸铁中硅的作用和碳相似，硅量增加，液相线温度下降。因此，在同一过热度下，铸铁的流动性随硅量增加而提高。

（3）锰

锰的质量分数低于0.25％时，锰本身对铸铁的流动性没有影响。当含硫量增加时，一方面会产生较多的MnS夹杂物，悬浮在铁液中，增加铁液的粘度，另一方面，含S量越高，越易形成氧化膜，致使铁液流动性降低。;2、结晶潜热;3金属的比热容、密度和导热系数

比热容和密度较大的合金，因其本身含有较多的热量，在相同的过热度下，保持液态的时间长，流动性好。

导热系数小的合金，热量散失慢，保持流动的时间长；导热系数小，在凝固期间液固并存的两相区小，流动阻力小，故流动性好。;4.液态金属的粘度

根据水力学分析，粘度对层流运动的流速影响较大，对紊流运动的流速影响较小。实际测得，金属液在浇注系统中或在试样中的流速，除停止流动前的阶段外都大于临界速度，是紊流运动。在这种情况下，粘度对流动性的影响不明显。

; 如果液态金属表面上有能溶解的氧化物，如铸铁和铸钢中的氧化亚铁，则润湿铸型。这时附加压力是负值，有助于金属液向细薄部分充填，同时也有利于金属液向铸型砂粒之间的孔隙中渗透，促进铸件表面粘砂的形成。在壳型铸造中，氧化亚铁可以解决皱皮的问题。

;为提高液态金属的充型能力，在金属方面可采取以下措施

1．正确选择合金的成分

在不影响铸件使用性能的情况下，可根据铸件大小、厚簿和铸型性质等因素，将合金成分调整到实际共晶成分附近，或选用结晶温度范围小的合金