第二章液态金属的结构与性质

第二章液态金属的结构与性质1从金属原子热运动出发，了解固体金属的熔化过程，并通过熔化前后金属某些性质的变化，对比固、液结构差异，分析液态金属的结构特点，进一步分析其主要性质的物理本质，以及这些性质与工艺因素之间的关系。第二章液态金属的结构与性质本章学习内容：2第二章液态金属的结构和性质第一节固体金属的加热与熔化第二节液态金属的结构第三节液态金属的性质第四节液态金属的充型能力第五节半固态合金的流变性及半固态成形3第一节固体金属的加热与熔化1.固体金属的热运动 由于同时存在着正离子之间和电子之间的库仑力，因而原子间存在着一定的作用力之间和能量之间的平衡关系，如图所示

2.金属的熔化4图1金属原子A、B间作用力F和势能W与原子间距R的关系图2加热时原子间距和原子势能的变化5势垒：在平衡位置两边，势能升高，最大值为Q。一切物质都在永不停息的运动中。振动的能量取决于温度。结合能或激活能的概念原子在一个位置的停留时间：原子的相互碰撞、相互传递能量，造成各原子热运动能量不均等，且相差悬殊，这种能量不均匀性称为能量起伏。所有原子的平均能量决定于温度：

1.固体金属的热运动6金属的膨胀能量起伏(内蒸发):空穴的产生

金属被加热，原子的能量大为增加，结果是：

①热振动加剧，振幅增大，原子距离增加，体积膨胀②能量达到及大于Q的活化原子增多，原子跳跃频繁，点阵内空位数增加，晶界移动。第一节固体金属的加热与熔化7金属熔化（从固态金属熔化来考察液态金属的结构）①金属加热时，Em增加；②金属的熔化首先是从晶界开始；（原子排列不规则，势能较高，不需要达到Q便能脱离束缚）③当温度达到熔点时，晶粒之间结合受到极大破坏，晶粒之间更容易产生相对运动；

晶内晶界第一节固体金属的加热与熔化8金属熔化④熔化潜热：使金属转变为具有流动能力的液体，还需要继续提供能量使原子间的结合进一步破坏；⑤与固态比较：体积变化：固→气：体积无限膨胀；固→液：体积3～5％，原子间距1～1.5％；熔化潜热：仅为升华热的3～7％；第一节固体金属的加热与熔化9CrystalMatter

StructureTypeTm(K)Vm/Vs(%)Sm(J.K-1.mol-1)Nabcc3702.67.03Scbcc3022.66.95Febcc/fcc18093.67.61Alfcc9316.911.6Agfcc12343.519.16Cufcc13563.969.71Mghcp9242.959.71Znhcp6924.0810.7Sncomplex5052.413.8Gacomplex303-2.918.5N2-63.17.52.7Ar-83.7814.43.36CH4-90.678.72.47表1-1金属熔化时典型的体积变化Vm/VS（Vm为熔化时的体积增量）10(Hb/ElementTm(0C)Hm(kcal/mol)Tb(0C)Hb(kcal/mol)Hb/HmAl6602.50248069.627.8Au10633.06295081.826.7Cu10833.11257572.823.4Fe15363.63307081.322.4Zn4201.7390727.516.0Cd3211.5376523.815.6Mg6502.08110332.015.4表1-2几种晶体物质的熔化潜热（Hm）和气化潜热(Hb)11金属熔化因此，金属的熔化并不是原子间结合的全部破坏，液体金属内原子的分布仍具有一定的规律性，其结构类似于固态。而不是类似气体，只是原子的热运动加剧。第一节固体金属的加热与熔化121.间接法—通过比较固液态和固气态转变的物理性质的变化判断。（1）体积和熵值的变化（2）熔化潜热和气化潜热2.直接法—X射线或中子线分析研究液态金属的原子排列。液态金属中原子的排列在几个原子的间距范围内，与其固态的排列方式基本一致，但由于原子间距的增大和空穴的增多，原子的配位数略有变化，热运动增强。第二节液态金属的结构1.纯金属的液态结构13141.纯金属的液态结构①原子间保持较强的结合能，原子的排列在较小的距离内仍具有一定规律性，且原子间距增加不大。②原子集团的“近程有序”排列；即小范围保持规律性。(固体是由许多晶粒组成的，液体是由原子集团组成的，集团内部保持固体特征，集团之间受到很大破坏)③原子集团时刻在变化；④原子集团之间距离较大，比较松散，犹如存在“空穴”；（解释：大部分金属熔化时电阻率增加？）⑤原子集团的尺寸、游动速度与温度有关。“结构起伏”“能量起伏”第二节液态金属的结构15液态金属是由许多“游动的原子集团”所组成，在集团内可看作是空位等缺陷较多的固体，其原子排列和结合与原有固体相似，但存在很大的能量起伏，热运动很强。原子集团间存在空穴。温度越高，原子集团越小，游动越快。故液体既有很好的流动性，只要在重力场的作用下，其外形就行随容器而变化。第二节液态金属的结构16杂质原子量大种类多分布不均存在方式不同2.实际金属的液态结构原子间结合力不同，产生的起伏能量起伏浓度起伏结构起伏第二节液态金属的结构17“能量起伏”

“结构起伏”——液体中大量不停“游动”着的局域有序原子团簇时聚时散、此起彼伏“浓度起伏”——同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异。181200℃1700℃1550℃1400℃19①A-B结合力较强：临时不稳定化合物如：S在Fe液中，高温时完全溶解，低温时析出FeS；②A-B非常强：形成新的固相；如O在Al中形成Al2O3;③假如B-B结合力>A-A及A-B：吸附甚至分层；以仅含一种杂质元素为例:第二节液态金属的结构2.实际金属的液态结构201)合金多；2)原材料中存在多种杂质；3)工艺上造成；实际金属在微观上是由成分和结构不同的游动的原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成，是一种“浑浊”液体。2.实际金属的液态结构第二节液态金属的结构211.凝聚理论：把液体看做稠密气体，用气体动力学理论来解释液体金属结构。2.点阵理论：在晶体点阵中引入各种缺陷来描述液体金属结构。3.几何理论：球体密集堆积。3.液态金属结构理论第二节液态金属的结构22第三节液态金属的性质物理性质：密度、粘度、电导率、热导率和扩散系数等；物理化学性质：等压热容、等容热容、熔化和气化潜热、表面张力等；热力学性质：蒸汽压、膨胀和压缩系数及其它231.熔点和熔化潜热

确定熔炼和浇铸温度纯金属在一定的温度下熔化及凝固，而大部分合金（除共晶成分合金）则在一个熔化（或结晶）温度区间。熔化温度区间的大小取决于合金的种类和化学成分，同时也影响金属的流动性、铸件的结晶过程及宏观组织，因而也影响逐渐的质量和性能。

对大多数合金而言，熔化所吸收的热量包括：①真正的熔化热；②从固相线加热到液相线所吸收的热量。第三节液态金属的性质242.沸点和蒸发热各种金属的沸点差别很大。熔点和沸点无直接关系，利用沸点确定熔炼中的蒸发烧损量，蒸发热远高于熔化热，间接证明液态金属结构和气体相差甚远。第三节液态金属的性质金属熔点℃沸点℃Al660.22450Zn419.5906Sn231.92270253.比热容

比热容小，结晶时铸件断面温差大，容易出现集中缩孔。4.导热性

导热性好，冷却速度快，金属断面温度梯度小，热应力小。第三节液态金属的性质265.热膨胀和凝固收缩

绝大多数金属熔化后体积增大，密度减小；凝固后体积变小，密度增大。液态金属比固态金属具有更大的热膨胀率，这主要是由于液态金属内部的热运动使空位和空穴增加。固态晶体中空位数大约为10-3～10-6，随温度上升，空穴数不断增加，当金属熔化时空位和空穴数显著增加，液态体积也明显膨胀。但也有例外：Bi、Si等。合金的凝固收缩往往和合金的种类、成分及其中是否存在气体有关。6.扩散系数

液态时空位数大大增加，大约10个原子中就有一个空位，因此扩散速度大为加快，液态中扩散速度比固态晶体中大102～105倍。第三节液态金属的性质277.液态金属的粘度粘滞性：对金属的流动特性、充型、金属中气体和夹杂的上浮、补缩有明显影响。粘度:液体在层流运动的情况下，各液层间有摩擦阻力，称为液体的内摩擦，妨碍液体的流动。此种内摩擦阻力是液态金属的物理特性之一，称为粘度。金属的流动性就是粘度的倒数。粘度是由液态金属的结构决定的，而结构又与温度、压力、杂质含量有关。牛顿流体:动力黏度物理意义:当速度梯度为1时,相邻液层间单位面积上的内摩擦力;η=F/(Sdv/dx)第三节液态金属的性质28粘度系数η＝(2τ0kTeQ/kT)/δ3粘滞性的本质是质点(原子)间结合力的大小运动粘度：运动粘度物理意义：V=η/ρ表征液体质点保持自身运动方向的惯性大小。第三节液态金属的性质7.液态金属的粘度29影响粘度的因素：①温度T小，指数项比乘数项的影响大，T,ηT高，乘数项将起主要作用，T,η实际液态金属过热度不高时，系数的变化是次要，故可认为液态金属的粘度因温度升高而降低。第三节液态金属的性质7.液态金属的粘度粘度系数η＝(2τ0kTeQ/kT)/δ330②化学成分粘度本质原子间的结合力（与熔点有共性）状态图难熔化合物的粘度较高，而熔点低的共晶成分合金其粘度较低；影响粘度的因素：7.液态金属的粘度第三节液态金属的性质31影响粘度的因素：7.液态金属的粘度第三节液态金属的性质32第三节液态金属的性质7.液态金属的粘度影响粘度的因素：随碳含量增加，溶液的粘度下降且在亚共晶成分前熔点也随之下降。当温度一定时，随碳含量增加，过热度增加，粘度下降。33第三节液态金属的性质7.液态金属的粘度黏度在材料成形中的作用和意义:①黏度对液态金属充型速度的影响流体的流动状态由雷诺数Re来决定，当Re>2320时，流体以紊流方式流动。34②粘度对流动阻力的影响实际应用：一般，液态金属在浇道和型腔中的流动都为紊流，只在腔的细薄部位，或在充型后期，流速下降，才出现层流。紊流的流动阻力要比层流阻力小，有利于充型。第三节液态金属的性质7.液态金属的粘度黏度在材料成形中的作用和意义:35粘度在材料成形中的作用和意义:③对液态金属对流的影响产生对流的条件：温差和浓度差→浮力→粘滞力

对流强度：格拉晓夫数ＧrＴ＝ｇβＴL３△Ｔ／η２Ｇrｃ＝ｇβｃL３

△C／η２动力黏度越大，则对流强度越小第三节液态金属的性质7.液态金属的粘度液体对流对结晶组织、溶质分布、偏析和杂质的聚合沉浮有重要影响。βＴ、βｃ分别为由温差和浓度差引起的金属液体积膨胀L水平方向上热端到冷端距离的一半宽度。36黏度在材料成形中的作用和意义:④对液态金属净化的影响斯托克斯公式：v＝２g(ρ液-ρ杂)r２/9η仅当ρ杂≤ρ液，夹杂才能上浮，η越大，夹杂及气泡越难以排除第三节液态金属的性质7.液态金属的黏度37课堂作业1.钢液中的MnO，当钢液为1550℃时，η=0.0049N•s/m2。ρ液=7000kg/m3，ρ杂=5400kg/m3，对于r=0.0001m的球形杂质，其上浮速度为多少？2.铝液中的Al2O3，当铝液为780℃时，η=0.00106N•s/m2。ρ液=2400kg/m3，ρ杂=4000kg/m3，对于r=10-6m的球形杂质，其下沉速度为多少？38①表面张力的本质概念：表面，表面张力，表面自由能，界面△W=σ△Ａ=

△F表面张力第三节液态金属的性质8.液态金属的表面张力39薄膜宽度为b，受一个绷紧力F，则

F=σbσ为表面张力系数，或表面张力（N/m）

物理意义：薄膜单位长度上所受的绷紧力。

由于力F的作用，薄膜被拉长Δl

，则F对薄膜所做的功ΔW为

ΔW=FΔl=σbΔl=σΔS做功使得薄膜能量增加ΔE，因此ΔE=ΔW=σΔS则σ=ΔE/ΔS故表面张力是单位面积上的能量，即表面能。①表面张力的本质8.液态金属的表面张力40②表面张力引起的附加压力附加压力：△Ｐ＝Ｐ１－Ｐｇ图２－７8.液态金属的表面张力41②表面张力引起的附加压力附加压力：通用计算公式（课后作业）方向：△P△P8.液态金属的表面张力r1和r2是液体曲面上两个相互垂直弧线的曲率半径42③影响表面张力的因素B.温度：Ｔ，σ

,特殊现象（铜和铸铁）；

T增大，液体质点距离增加，彼此作用力下降，表面张力减小A.化学键的影响：金属键>离子键>范德华力8.液态金属的表面张力43正吸附和负吸附；表面活性物质和非表面活性物质：③影响表面张力的因素C.溶质元素：单位表面积上吸附量的吉布斯公式：单位表面积上较内部多（或少）吸附的溶质的量8.液态金属的表面张力44458.液态金属的表面张力1)内聚功和附着功由外力克服原液柱本身之内聚力而做的功，称为内聚功由外力克服原液柱和固体柱之间的附着力而做的功，称为附着功468.液态金属的表面张力47润湿角：cosθ＝(σSG-σLS)/σLG能润湿；完全润湿；不能润湿；完全不润湿。8.液态金属的表面张力48表面张力引起毛细现象毛细现象：具有细微缝隙的固体与液体接触时，液体沿缝隙上升或下降的现象；图２－９△Ｐ＝2σ/r＝ρgh∴ｈ＝2σcosθ/ρgr1在一定温度下，毛细管的半径ｒ１愈小，液体对管壁的润湿性愈好，液体上升越高；液体不润湿，则形成凸液面，液面下降8.液态金属的表面张力49④表面张力意义表面张力对黏砂和充填最小值的影响机械黏砂的毛细管临界半径ｒｃ：rc=2σLGcosθ/ρgh表面张力对液态金属净化的影响上浮条件：σLS＋σLG－σSG＞０不润湿：夹杂会自动黏附到气泡上；cosθ=(σSG-σLG)/σLG气泡黏附8.液态金属的表面张力50④表面张力意义表面张力对液态金属净化的影响溶剂精炼法：ＷＡ＝σML＋σSL－σMS＞０ＷＡ愈大，对溶剂夹杂越有利ＷＡ＝σＬＧ＋σＭＧ－σＭＬＷＡ愈小，溶剂越易与熔体分离；溶剂与熔体分离：选择熔剂尽量使其与合金的界面张力尽量大，而本身的界面张力尽量小。8.液态金属的表面张力51作业一：1.试推导2.画出毛细管现象图（凸液面）；3.液态金属的表面张力和界面张力有何异同？表面张力和附加压力有何区别？4.铸件某细薄部分曲率半径为r=1mm,表面张力为1.2N/m，当浇铸温度为1380℃时，铁水密度为7000kg/ｍ３，并假设对铸型完全不润湿，求附加压头h。

52第四节液态金属的充型能力1、液态金属充型能力的基本概念2、影响充型能力的因素53液态金属充型能力液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力，这是生产合格铸件的最基本要求。研究充型过程中液态金属在浇铸系统中和铸型型腔中的流动规律是设计浇注系统的重要依据之一；研究液态金属在充型过程中与铸型之间热的、机械的和物理化学作用；在充型不利的情况下，可能产生的缺陷和防止措施。充型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼、铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。54金属种类铸件最小壁厚（mm）砂型金属型熔模铸造壳型压铸灰铸铁3>40.4-0.80.8-1.5--铸钢48-100.5-1.02.5--铝合金33-4----0.6-0.8不同金属和不同铸造方法的铸件最小壁厚液态金属一般是在纯液态下充满型腔的，也有边充型边结晶的情况，在充型过程中，当液态金属中形成晶粒堵塞充型通道时，流动则停止。如果停止流动出现在型腔被充满前，则会出现“浇不足”。55

液态金属的充型能力取决于：内因——金属本身的流动性外因——铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。

金属的流动性：液态金属本身的流动能力，是金属的铸造性能之一，与金属的成分、温度、杂质含量、及其物理性质有关。金属的流动性对补缩、防裂有很大影响。良好的流动性，能使铸件在凝固期间产生的缩孔得到金属的补缩，以及铸件在凝固末期受阻而出现的热裂得到液态金属的充填而弥合。56合金的螺旋形流动性实验在相同的条件下浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度表示该合金的流动性，并以所测得的合金流动性表示合金的充型能力。1.浇口杯,2.低坝,3.直浇道,4.螺旋5.高坝,6.溢流道,7.全压井5758液态金属停止流动机理在充型过程中，当已形成的固相阻塞充型通道时，液态金属的流动就会停止，其机理取决于结晶区间；

Al和Al-Sn5%合金流动状况比较合金类型Al(结晶温度范围小)Al-Sn5%(宽)流动长度晶粒特征晶粒大小晶粒生长方向流头特征589.3mm柱状晶晶粒越来越细垂直于流道有缩孔206.7mm等轴晶晶粒越来越细无方向性无缩孔、光滑、前凸59液态金属停止流动机理与充型能力图1-25纯金属、共晶成分合金及结晶温度图1-26宽结晶温度合金停止很窄的合金停止流动机理示意图流动机理示意图前端析出15~20％的固相量时，流动就停止。

充型能力强60影响充型能力的因素1.金属性质方面的因素（流动性的高低）2.铸型性质方面的因素浇注条件方面的因素铸件结构方面的因素611.金属性质方面的因素纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金：在固定的凝固温度下，已凝固的固相层由表面逐步向内部推进，与尚未凝固的液体之间界面分明，固相层内表面比较光滑，对液体的流动阻力小，合金液流动时间长，所以流动性好；(1)合金的成分62具有宽结晶温度范围的合金，由于铸件断面上存在发达的树枝晶和未凝固的液相体混杂的两相区，越靠近液流的前端，树枝晶越多，金属液的粘度越大，流速下降。当树枝晶达到某一临界值时，金属液就停止流动。合金的结晶温度范围越宽，两相区就越宽，枝晶就越发达，流动性越差。(1)合金的成分1.金属性质方面的因素63例：Fe-C合金流动性与成分的关系(1)合金的成分64磷可使液相线下降，铁水粘度下降，由于磷共晶增加，固相线下降，因此可提供流动性。可用于艺术品。冷脆硅、镍、铜和稀土镁提高铁水流动性。锰、铬降低流动性。(1)合金的成分65结晶潜热（约为液态金属热量的85~90%）：对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，放出的潜热越多，凝固过程进行的越慢，流动性越好，因此潜热的影响较大，对于宽结晶温度范围的合金，散失一部分（20%）潜热后，晶粒就连成网格而阻止流动，大部分结晶潜热的作用不能发挥，对流动性影响不大。(2)结晶潜热66(3)金属的比热、密度和导热系数合金液的比热、密度越大，导热系数越小,充型能力越好；一般金属中加入合金元素，都会使导热系数下降。特例：有些元素会形成初生的树枝晶或扩大结晶温度范围。这些会使充型能力下降。(4)金属液的粘度在充型过程前期（属紊流）对流动性的影响较小，而在充型过程后期凝固中（属层流）对流动性影响较大。67造型材料一般不被金属润湿，即润湿角θ>90º。故液态金属在铸型细薄部分的液面是凸起的，而由表面张力产生一个指向液体内部的附加压力，阻碍对该部分的充填。所以，表面张力对薄壁铸件、铸件的细薄部分和棱角的成形是有影响的。型腔越细，棱角的曲率半径越小，表面张力的影响越大，必须在正常的充型压头上增加一个附加压头h。液态金属充填铸型尖角处的能力除与σ有关外，还与铸型的激冷能力有关。在激冷作用较大的铸型中，可在合金中加入表面活性元素或采取特殊涂料，降低σ或润湿角θ。在激冷较小或预热的铸型中，如果浇注终了在尖角处合金仍为液态，值浇道中的压头则能克服附加压力，而获得足够清楚的铸件轮廓。如果液态金属表面上有能溶解的氧化物，则润湿铸型，附加压力为负值，有助于金属液向细薄部分填充，同时也有利于金属液向铸型砂粒之间的孔隙渗透，形成粘砂。(5)表面张力681.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、厚薄和铸型性质等因素，将合金成分调整到实际共晶成分附近，或选择结晶温度范围小的合金，或进行变质处理使晶粒细化，也有利于提高充型能力。2.合理的熔炼工艺正确选择原材料，去除金属上的锈蚀，油污，熔剂烘干；在熔炼过程中尽量使金属液不接触或少接触有害气体，对某些合金脱氧或除气，减少非金属夹杂物和气体。“高温出炉，低温浇注”是铸铁生产中一项成功的经验。高温出炉能使一些难熔的固体质点熔化，未熔化的质点和气体在浇包中镇静阶段有机会上浮而使金属净化，从而提高金属液的流动性。为提高液态金属的充型能力，在金属方面可采取以下措施：692、铸型性质方面的因素：（1）铸型的蓄热系数

b2越大，铸型的激冷能力就越强，金属液于其中保持液态的时间就越短，充型能力下降。金属型（铜、铸铁、铸钢等）的蓄热系数b2是砂型的十倍或数十倍以上，为了使金属型浇口和冒口中的金属液缓慢冷却，常在一般的涂料中加入b2很小的石棉粉。湿砂型的b2是干砂型的2倍左右，砂型的b2与造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度等因素有关。7071（2）铸型的温度预热铸型能减小金属与铸型的温差，从而提高其充型能力。例如，在金属型中浇铸铝合金铸件，将铸型温度由310℃提高到520℃，在相同的浇铸温度（760℃）下，螺旋线长度则由525mm增加到950mm。用金属型浇注灰铸铁件时，铸型的温度不但影响充型能力，而且影响铸件是否出现白口组织。在熔模铸造中，为得到清晰的铸件轮廓，可将铸型焙烧到800℃以上进行浇注。2、铸型性质方面的因素：72（3）铸型中的气体铸型具有一定的发气能力，能在金属液与铸型之间形成形成气膜，可减小流动的摩擦阻力，而且造成一层热阻，有利于充型。例如在湿砂中加入<6%的水和<7%的煤粉时，液态金属的充型能力提高。2、铸型性质方面的因素：73743、浇注条件方面的因素

(1)浇注温度浇注温度越高越大，则液态金属的充型能力越好；但温度超过界限后，会严重吸气，氧化严重。此外，随着浇铸温度的提高，铸件一次结晶组织粗大，容易产生缩孔、缩松、粘砂、裂纹等缺陷。根据经验，一般铸钢的浇铸温度为1520~1620℃，铝合金为680~780℃。（2）充型压头金属流动方向上所受压力越大，充型能力越好。但充型速度过快，不仅发生喷射和飞溅现象，还是金属产生氧化和铁豆，而且型腔中的气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”缺陷。7576（3）浇注系统浇注系统（直浇道、横浇道、内浇道）的复杂程度，铸件的壁厚与复杂程度等也会影响液态金属的充型能力。越复杂，液体流动阻力越大，在相同静压头情况下，充型能力越低。3、浇注条件方面的因素7778铸件的模数是铸件的体积与其表面积的比值。1.折算厚度（铸件模数）如果铸件的体积相同，在相同的浇铸条件下，折算厚度大的铸件，由于它与铸型的接触面积相对较小，热量散失比较慢，则充型能力较高。铸件的壁越薄，折算厚度就越小，就越不容易被充满。2.铸件的复杂程度铸件的结构复杂，薄厚部分过度面多则型腔结构的复杂程度增加，流动阻力大，充型就困难。4、铸件结构方面的因素79第五节半固态合金的流变性及半固态成形半固态的概念：金属在凝固过程中，通过强烈的搅拌或控制凝固技术，抑制树枝晶的产生或者破坏树枝晶，形成具有等轴、均匀、细小的初生相均匀分布于液相中的悬浮半固态浆料，这种浆料即便固相颗粒达到50~60%仍具有较好的流动性。80与普通加工方法相比，半固态成形具有许多优点：（1）应用范围广泛，凡具有固液两相区的合金均可实现半固态成形。可适用于多种成形工艺，如铸造、挤压、锻压和焊接。（2）SSM充形平稳，无湍流和喷溅、加工温度低，凝固收缩小，因而铸件尺寸精度高，极大减少了机加工量，可节约资源，同时其凝固时间短，生产率高。（3）半固态合金已释放了部分结晶潜热，因而减轻了对模具的热冲击，提高了其使用寿命。（4）SSM成形件表面平整光滑，铸件内部组织致密、内部气孔、偏析等缺陷少，晶粒细小，力学性能高，可接近或达到变形材料的性能。（5）应用半固态工艺可改善制备复合材料时非金属增强相的漂浮和偏析以及不润湿的技术难题。（6）与固态金属模锻相比，SSM的流动应力显著降低，因此SSM模锻成形速度更高，且可成形十分复杂的零件。81半固态搅拌树枝晶圆形或半圆形的初晶表观粘度减低枝晶断裂，晶体变圆，变小1.半固态的流变性82半固态能够流动的原因：流变性发生变化牛顿流体的流动曲线。

凡流体以切变方式流动，但其切应力与剪切速率之间为非线性关系者均称为非牛顿流体。

非牛顿流体流动的特征是：它不服从牛顿粘度定律，其粘度不是一个常数，随着切应力、切变速率的变化而变化。非牛顿流体的类型有宾汉流体、假塑性流体和胀塑性流体等，这些类型流体的流动曲线如右图所示。

83几种流动曲线的比较

(1)

宾汉流体

这个类型的流体也称作宾汉塑性体，如牙膏、油料、地质钻探用的泥浆等。其流动曲线如图中的D曲线。它与牛顿流体的流动曲线（图中A