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2、对液态金属对流的影响液态金属在铸型中冷却和凝固过程中,由于各处温度不同造成膨胀的差异,以及液体各处成分不均匀(浓度差)原因引起的密度不同而产生浮力,是重力场中产生对流的驱动力。当浮力大于液体的粘滞力时,则产生对流,温差和浓度差造成的对流,其强度可用无量纲的格拉索夫准则度量。—重力加速度—温差、浓度差—由温度、浓度引起的体膨胀系数—运动粘度第30页,共71页,星期日,2025年,2月5日3、对收缩时补缩的影响在铸件凝固过程中,由于体积收缩而形成缩孔,此时依靠液体静压头进行补缩,补缩距离的长度与合金动力粘度成反比。第31页,共71页,星期日,2025年,2月5日4、对液态金属净化的影响杂质上浮速度:第32页,共71页,星期日,2025年,2月5日二、液态合金的表面张力(一)表面张力的实质及影响表面张力的因素表面张力(σ或r):表面上平行于表面切线方向大小相等的张力表面自由能(σ或r):产生新的单位面积表面时系统自由能的增量表面张力:单位长度上作用的力表面自由能:单位面积上的自由能第33页,共71页,星期日,2025年,2月5日界面张力:所有界面上存在的表面张力表面、界面的差别:界面泛指两相间界面;表面指液体(固体)与气体之间的交界面1)界面张力与两相质点结合力的关系当两个相组成一个界面时,其界面张力与两相质点间的结合力成反比。下图为形成两个界面过程示意图:第34页,共71页,星期日,2025年,2月5日A分裂两半球体做功WAAB分裂两半球体做功WBB产生两个界面的总功A-B结合、两个球体分开做功2WABW总=WAA+WBBA-B两个单位结合到一起做功-2WAB-2WAB产生1cm2的AB界面所做功:该功即为1cm2的AB界面的界面能:第35页,共71页,星期日,2025年,2月5日2)界面张力的润湿角第36页,共71页,星期日,2025年,2月5日各界面上诸力对质点A的作用简图第37页,共71页,星期日,2025年,2月5日a)由图(b)可知σSG>σLSCOSθ>0θ<90°液体能润湿固体,液面下凹b)由图(c)可知σSG<σLSCOSθ<0θ>90°液体不能润湿固体,液面突出c)θ=180°绝对不润湿θ=0°绝对润湿第38页,共71页,星期日,2025年,2月5日3)影响表面张力的因素a)熔点原子结合力大的物质,其熔点高,表面张力也大。几种液态金属在熔点时的表面张力金属NaMgAlTiVFeCuZn熔点/℃986506601668190015371083420表面张力1915599141650195018721360780(10-3N/m)第39页,共71页,星期日,2025年,2月5日b)温度对于多数金属和合金,温度升高,表面张力降低。主要因为温度升高,液体质点间距增大,表面质点的受力不对称性减弱,因而表面张力降低对于某些合金其表面张力随温度升高而增大。如铸钢,碳钢,铜及其合金等c)溶质不同的溶质元素对金属表面张力有不同影响,使表面张力降低的的溶质元素,称为该金属的表面活性物质;使表面张力增加的溶质元素称为该金属的非活性物质。第40页,共71页,星期日,2025年,2月5日
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