第二章-液态金属课件

1第二章液态金属1第二章液态金属2第一节引言第二节液态金属的结构第三节液态合金的性质第四节液态金属的充型2第一节引言3第一节引言一、液体的分类二、液体的表观特征3第一节引言一、液体的分类4一、液体的分类按液体的构成类型，可分为：原子液体（如液态金属、液化惰性气体）分子液体（如极性与非极性分子液体），离子液体（如各种简单的及复杂的熔盐）4一、液体的分类按液体的构成类型，可分为：5二、液体的表观特征具有流动性（液体最显著的性质）；可完全占据容器的空间并取得容器内腔的形状（类似于气体，不同于固体）；不能够象固体那样承受剪切应力，表明液体的原子或分子之间的结合力没有固体中强（类似于气体，不同于固体）；具有自由表面（类似于固体，不同于气体）；液体可压缩性很低（类似于固体，不同于气体）。5二、液体的表观特征具有流动性（液体最显著的性质）；6第二节液态金属的结构、固体金属的加热、熔化、液体金属的结构6第二节液态金属的结构、固体金属的加热、熔化7一、固体金属熔化为液态时的变化物质的“三态”转变7一、固体金属熔化为液态时的变化物质的“三态”转变8

金属和合金材料的加工制备过程？

配料、熔化和凝固成型三个阶段。

配料是确定具有某些元素的各金属炉料的加入百分数；

熔炼是把固态炉料熔化成具有确定成分的液态金属；

凝固是金属由液态向固态转变的结晶过程，它决定着金属材料的微观组织特征。

►►液相成型891.金属中的原子结合R→∞，F＝

0R＞R0

，F＜0（引力）→靠拢R＜R0

，F＞0（斥力）→分开R＝R0

，F＝0→平衡91.金属中的原子结合R→∞，F＝010以双原子为模型，假设左边的原子在坐标原点被固定，右边的原子是自由的。温度升高时，右边自由振动原子的振幅增大。此时，若该原子以Ro为原点作简谐振动，则其平衡位置仍是Ro，就不会发生膨胀。当温度升高，其间距（振幅中心位置）将由Ro→R1→R2→R3→R4。能量从W0→W1→W2→W3→W4时，原子间距离将随温度的升高而增加，即产生热膨胀。这种膨胀只改变原子的间距，并不改变原子排列的相对位置。10以双原子为模型，假设左边的原子在坐标原点被固定，右边的原11膨胀原因？热运动2.金属的加热膨胀升温热振动加剧，E转化为势能达新的平衡R1、R2、R3

（＞R0）平衡距离增加（膨胀）能量起伏升温起伏加剧部分原子越过势垒形成空穴空穴移动、增多膨胀原子间距增大和空穴的产生11膨胀原因？热运动2.金属的加热膨胀升温热振动加剧，E转化12熔点附近晶界粘性流动接近熔点继续吸热（熔化潜热）晶粒瓦解，形成此起彼伏的原子集团，游离原子和空穴约3%—7%3.金属的熔化从晶界开始晶粒相对滑动晶粒失去原有形状晶粒瓦解，体积突然膨胀温度不变，内能增加12熔点附近晶界粘性流动接近熔点继续吸热晶粒瓦解，形成此起彼二、液态金属的结构1.液体与固体、气体结构比较

固态按原子聚集形态分为晶体与非晶体。晶体：凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列的物质称为晶体。单晶体：在晶体中所有原子排列位向相同者多晶体：金属通常是由位向不同的小单晶（晶粒）组成，属于多晶体。13二、液态金属的结构1.液体与固体、气体结构比较1314在固体中原子被束缚在晶格结点上，其振动频率约为1013次/s。

液态金属？液态金属中的原子和固态时一样，均不能自由运动，围绕着平衡结点位置进行振动，但振动的能量和频率要比固态原子高几百万倍。液态金属宏观上呈正电性，具有良好导电、导热和流动性。►►液相结构？14在固体中原子被束缚在晶格结点上，其振动频率约为101152、液态金属的结构直接法

—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。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

152、液态金属的结构

体积只膨胀3～5％，即原子间距平均只增大1～1.5％

熔化潜热（△Hm）只占气化潜热（△Hb

）的3～7％

这就可以认为金属由固态变成液态时，原子结合键只破坏一个很小的百分数，只不过它的熔化熵相对于固态时的熵值有较多的增加，表明液态中原子热运动的混乱程度，与固态相比有所增大。

比热容，与固态相比虽然稍大一些，但具有相同的数量级。热物理性质返回目录体积只膨胀3～5％，即原子间距平均只增大117表1几种金属的熔化潜热与气化潜热17表1几种金属的熔化潜热与气化潜热

固体可以是非晶体也可以是晶体，而液态金属则几乎总是非晶体。

液态金属在结构上更象固态而不是气态，原子之间仍然具有很高的结合能。

193、液态金属的结构特征l）组成：液态金属是由游动的原子团、空穴或裂纹构成。2）特征：“近程有序”、“远程无序”原子间能量不均匀性，存在能量起伏。原子团是时聚时散，存在结构起伏。同一种元素在不同原子团中的分布量不同，存在成分起伏19201200℃时液态金属原子的状态1500℃时液态金属原子的状态201200℃时液态金属原子的状态1500℃时液态金属原子的21

金属由液态转变为固态的凝结过程，实质上就是原子由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程，

从这个意义上理解，金属从一种原子排列状态（晶态或非晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态）的转变均属于结晶过程。

金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶；金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次结晶。

21金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶；22第三节液态金属的性质一、液态合金的粘度二、液态合金的表面张力22第三节液态金属的性质一、液态合金的粘度23一、液态合金的粘度（一）液态合金的粘度及其影响因素（二）粘度在材料成形中的意义23一、液态合金的粘度（一）液态合金的粘度及其影响因素24（一）液态合金的粘度及其影响因素1.液体粘度的定义及意义2.粘度的影响因素24（一）液态合金的粘度及其影响因素1.液体粘度的定义及意251.液体粘度的定义及意义

粘度系数---简称粘度(动力学粘度η)，是根据牛顿提出的数学关系式来定义的：

τ——平行于X方向作用于液体表面（X-Z面）的外加剪切应力，VX——液体在X方向的运动速度，dVX/dy——表示沿Y方向的速度梯度。外力作用于液体表面各原子层速度表述为：液体流动的速度梯度dVX/dy与剪切应力τ成正比。通常条件下，所有的液态金属符合牛顿定律，被称为牛顿液体。粘度的物理意义可视为：作用于液体表面的应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。液体粘度量纲为[M/LT]，常用单位为Pa·S或

MPa·S。要产生相同的dVX/dy，液体内摩擦阻力越大，即η越大，所需外加剪切应力也越大。251.液体粘度的定义及意义粘度系数-262.粘度的影响因素粘度表达式：Kb——Bolzmann常数；U——为无外力作用时原子之间的结合能t0——为原子在平衡位置的振动周期（对液态金属约为10-13秒）δ——液体各原子层之间的间距粘度η随原子间结合能U按指数关系增加，这可以理解为，液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高；粘度的影响因素：粘度随原子间距δ增大而降低（成反比）。实际金属液的原子间距δ也非定值，温度升高，原子热振动加剧，原子间距增大，η随之下降；η与温度T的关系受两方面（正比的线性关系和负的指数关系）所共同制约，通常，总的趋势随温度T而下降；（温度很高时除外）262.粘度的影响因素粘度表达式：粘度η随原子间结合能U按27合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响：M-H（Moelwyn-Hughes）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的在溶液中的mole分数，R为气体常数，Hm

为两组元的混合热。若混合热Hm为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（Hm为负值表明反应为放热反应，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）若溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，因为合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。表面活性元素（如向Al-Si合金中添加的变质元素Na）使液体粘度降低，非表面活性杂质的存在使粘度提高。27合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响：M-28化学成分对粘度的影响固态杂质越多，粘度越大。Fe-C亚共晶合金，随着C含量的升高，粘度下降。共晶点时粘度最小，流动性最好。28化学成分对粘度的影响固态杂质越多，粘度越大。29（二）粘度在材料成形中的意义

先引入运动学粘度及雷诺数的概念：

运动学粘度为动力学粘度除以密度，即：运动学粘度μ——

适用于较大外力作用下的水力学流动，此时由于外力的作用，液体密度对流动的影响可以忽略（当采用了运动学粘度系数ν之后，ν金和ν水两者近于一致。例如铸件浇注系统的设计计算时，完全可以按水力学原理来考虑）。动力学粘度η——

在外力作用非常小的情况下适用，如夹杂的上浮过程和凝固过程中的补缩等均与动力粘度系数η有关。29（二）粘度在材料成形中的意义先引入运动学粘度30流态对流动阻力的影响：

根据流体力学：当雷诺数Re＞2300时为紊流，Re＜2300时为层流圆形管道：

f为流动阻力系数：

→∝η→∝η0.2显然，流动阻力愈大，在管道中输送相同体积的液体所消耗的能量就愈大，或者说所需压力差也就愈大。30流态对流动阻力的影响：31粘度对成形质量的影响影响铸件轮廓的清晰程度；影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向；影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧；影响精炼效果及夹杂或气孔的形成：熔渣及金属液粘度降低对焊缝的合金过渡有利。31粘度对成形质量的影响影响铸件轮廓的清晰程度；32粘度对铸件轮廓的清晰程度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，为降低液体的粘度应适当提高过热度或者加入表面活性物质等。32粘度对铸件轮廓的清晰程度的影响在33影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向

由于凝固收缩形成压力差而造成的自然对流均属于层流性质，此时粘度对流动的影响就会直接影响到铸件的质量。33影响热裂、缩孔、缩松的形成倾向由于凝固收34影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧在铸造合金熔炼及焊接过程中，这些冶金化学反应均是在金属液与熔渣的界面进行的，金属液中的杂质元素及熔渣中反应物要不断地向界面扩散，同时界面上的反应产物也需离开界面向熔渣内扩散。这些反应过程的动力学（反应速度和可进行到何种程度）受到反应物及生成物在金属液和熔渣中的扩散速度的影响，金属液和熔渣的动力学粘度η低则有利于扩散的进行，从而有利于脱去金属中的杂质元素。34影响钢铁材料的脱硫、脱磷、扩散脱氧在铸35影响精炼效果及夹杂或气孔的形成金属液各种精炼工艺，希望尽可能彻底地脱去金属液中的非金属夹杂物（如各种氧化物及硫化物等）和气体，无论是铸件型腔中还是焊接熔池中的金属液，残留的（或二次形成的）夹杂物和气泡都应该在金属完全凝固前排除出去，否则易形成夹杂或气孔，破坏金属的连续性。而夹杂物和气泡的上浮速度与液体的粘度成反比（流体力学的斯托克斯公式）。粘度η较大时，夹杂或气泡上浮速度较小，影响精炼效果；铸件及焊缝的凝固中，夹杂物和气泡难以上浮排除，易形成夹杂或气孔。35影响精炼效果及夹杂或气孔的形成金属液各种36对焊缝的合金过渡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。熔渣及金属液粘度降低，进入熔渣中的合金元素易扩散到熔渣-熔池金属界面上，向熔池金属内部扩散。36对焊缝的合金过渡影响在焊缝金属的合金化方37二、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（二）表面张力在材料成形生产技术中的意义37二、液态合金的表面张力（一）表面张力的实质及影响表面张力38表面张力是气/液界面现象，它的大小与液相和气相的性质有关（一）表面张力的实质及影响表面张力的因素表面张力：液体表面内产生的平行于表面切线方向且各向大小均等的张力。产生张力的表面层厚度不超过10-7cm，相当于几个原子(分子)液层厚度。表面:液体或固体同空气或真空接触的面表面现象？露珠产生原因？38表面张力是气/液界面现象，它的大小与液相和气相的性质有关391、表面张力及其产生原因分子压力：由于任何相界面处表相分子受力不均匀,表相分子有向体相运动的趋势因而表相对体相产生一种压力,称为“分子压力”。这是产生表面张力的根源。391、表面张力及其产生原因分子压力：40原子或分子处于力的平衡状态受力不均，指向内部的合力这种受力不均引起表面原子的势能比内部原子的势能高，所以物体倾向于减小表面积

图位置不同的原子或分子作用力模型a、位于液体内部b、位于液体表面40原子或分子处于力的平衡状态受力不均，指向内部的合力这种受41b简单的薄膜拉伸试验41b简单的薄膜拉伸试验42

由于液体表面层内质点受到不平衡力场的作用，导致表面绷紧或弯曲，使表面内产生了多余的表面能。如图所示，设表面S在绷紧力F的作用下，拉长了dx距离

进一步可得表面能：产生新的单位面积表面时系统自由能的增量则外力所做的功为：2、表面自由能与表面张力的关系42由于液体表面层内质点受到不平衡力场的作43

由此可见，表面张力

是表面S内垂直F方向的单位长度上的拉紧力；也是增加单位表面积dA外力所做的可逆功，称之为表面能。43由此可见，表面张力是表面S内垂直F方向的单位长度上的443、表面与界面

表面与界面的差别在于后者泛指两相之间的交界面，而前者特指液体（或固体）与气体之间的交界面，但更严格说，应该是指液体或固体与其蒸汽的界面。广义上说，物体（液体或固体）与气相之间的界面能和界面张力等于物体的表面能和表面张力。443、表面与界面表面与界面的差别在于后者泛指两相之454、影响表面张力的因素影响液态金属表面张力的因素主要有熔点、温度和溶质元素熔点温度原子间的结合力大的物质，其熔点、沸点高，则表面张力往往就大。常用的几种金属的表面张力与熔点的关系如表所示表面张力的实质是质点间的作用力表面张力与温度的定量关系表达式：V：摩尔体积，T热力学温度，Tc为液—气临界点温度，kγ为温度系数可知：表面张力随温度升高而下降454、影响表面张力的因素影响液态金属表面张力的因素主要有熔464647溶质元素溶质元素对液态金属表面张力的影响分二大类使表面张力降低的溶质元素叫表面活性元素，“活性”之义为表面浓度大于内部浓度，也称正吸附元素提高表面张力的元素叫非表面活性元素，其表面的含量少于内部含量，称负吸附元素。47溶质元素溶质元素对液态金属表面张力的影响分二大类使表面张48按照常规的理解，当在A溶剂中加入溶质B后，溶质B在溶剂A中各部分的浓度应该均等。

但试验表明，在多数情况下，溶液表层的溶质浓度并不等于溶液内部的浓度，有下列三种情况：

(1)CB表面>CB内部正吸附现象；

(2)CB表面<CB内部负吸附现象；

(3)CB表面=CB内部无吸附现象。WHY?加入某些溶质之所以能改变金属的表面张力，是因为加入溶质后改变了溶液表面层质点的力场不对称性程度。

48按照常规的理解，当在A溶剂中加入溶质B后，溶质B在溶剂A49

热力学上，系统总是向减少自由能方向进行，液体表面的自由能总是趋向最小。

如果加入溶质B降低了溶剂A的表面张力，则表面层就会吸收更多的溶质原子形成正吸附现象。

→表面活性物质→跑向表面

反之，如果加入溶质B后，增加了溶剂的表面张力，则表面层就会排斥溶质原子B，而形成负吸附现象。→表面非活性物质→跑向内部如果加入溶质B后，并不改变容剂的表面张力，则不形成吸附现象，整个溶液浓度是均匀的。

49热力学上，系统总是向减少自由能方向进行，液体表面的自50吉布斯溶液表面的吸附公式，通常写成：

表明了溶质对某液相的活性和和非活性的程度

指恒温时，表面（界面）张力随表面浓度的变化率，称为表面活性。时，表明随着溶质浓度增加，溶液的界面张力降低时，表明随着溶质浓度增加，溶液的界面张力增大时，即界面溶质浓度变化量，此时无吸附现象发生。50吉布斯溶液表面的吸附公式，通常写成：51还可以看出，吸附量

与表面活性和溶质浓度（C）成正比，与绝对温度（T）成反比。

因此，升高温度，会使表面吸附的溶质量减少。

51还可以看出，吸附量与表面活性52（二）表面张力在材料成形生产技术中的意义表面张力在大体积系统中显示不出它的作用，但在微小体积系统会显示很大的作用界面张力与润湿角表面张力引起的曲面两侧压力差液膜拉断临界力及表面张力对凝固热裂的影响（液膜理论）52（二）表面张力在材料成形生产技术中的意义531、界面张力与润湿角

接触的两相质点间结合力越大，界面张力（界面能）就越小，两相间的界面张力越小时，润湿角越小，称之为润湿性好。例如：水银与玻璃间及金属液与SiO2间，由于两者难以结合，所以两相间的界面张力很大，几乎不润湿。相反，同一金属（或合金）液固之间，由于两者容易结合，界面张力与润湿角就很小。

液态金属凝固时析出的固相与液相的界面能越小，形核率越高。熔渣与液态金属之间的润湿性将影响熔渣对金属的保护效果与焊缝外观成形。531、界面张力与润湿角接触的两相质点间结合力越大，54式中

SG—固相/气相界面张力；

LS—液相/固相界面张力；

LG—液相/气象界面张力。当固相表面有液相和气相时，发生界面现象如图(a)所示。润湿角θ：衡量界面张力的标志平衡时水平分量的平衡关系为：当液、气相与固相接触时，三个界面张力的平衡情况见(b)所示。54式中SG—固相/气相界面张力；LS—552）σSG<σLS时，cosθ为负值，即θ>90°，液体倾向于形成球状，称为液体不能润湿固体。θ=180°为完全不润湿。所以θ角又称为润湿角。1）σSG>σLS时，cosθ为正值，即θ<90°称为液体能润湿固体。θ=0°时，液体在固体表面铺展成薄膜，称为完全润湿。即杨氏方程式，接触角θ的值与各界面张力的相对值有关。552）σSG<σLS时，cosθ为负值，即θ>90°，液体56

润湿现象

>90o

<90o

=0o

=180oAbsolutewettingNowetting56润湿现象>90o<57弯曲液面产生的附加压力

用一根玻璃管吹一个肥皂泡，若将管口堵住→肥皂泡可以长时间存在若不堵住管口→肥皂泡将会不断缩小，很快聚成一个液滴。WHY?○现象说明，只要液面不是平的，则其内外压力不同。○因为气泡是一个弯曲液面，液体的表面张力迫使液面向内收缩，产生一种额外的压力，这个额外的压力叫做附加压力。要使气泡稳定，气泡内除了要有压力对抗大气压外，还必须有一个大小相等的压力和附加压力抗衡，所以气泡内的压力必须大于外压。附加压力的大小和液面的曲率半径有关

2、表面张力引起的曲面两侧压力差57弯曲液面产生的附加压力用一根玻璃管吹一个肥皂泡，2、表58拉普拉斯—扬方程式

当曲面是球面一部分时，r1=r2，则得到附加压力与曲率半径的关系式

表明:

→半径越小，附加压力越大，

→凸面液体（如液珠）r

0，附加压力Δp为正；

→凹面液体（如液体中的气泡）r

0，附加压力Δp为负；

→平面液体r=∞，附加压力Δp=0。返回目录58拉普拉斯—扬方程式

返回目录59液态金属充填铸型

59液态金属充填铸型60冶炼正常的合金液，不润湿型壁，有助于防止机械粘沙。但对于薄壁，棱角处，需要克服附加压头。60冶炼正常的合金液，不润湿型壁，有助于防止机械粘沙。但对于613．液膜拉断临界力及表面张力对凝固热裂的影响在凝固的后期，不同晶粒之间存在着液膜，由于表面张力的作用，液膜将其两侧的晶体紧紧地吸附在一起，液膜厚度越小，其吸附力量就越大。

设液膜为圆柱体的部分凹面，由于表面张力的作用，始终存在着一个与外力方向相反的应力与之相平衡，其大小为：

当r=T/2时，fmax=Δp达临界值，如果继续将液膜拉开，则曲率半径r将再度变大，而应力Δp将要变小。在这种情况下，凝固收缩引起的拉应力将大于由表面张力所产生的应力，使液膜两侧的固体急剧分离。613．液膜拉断临界力及表面张力对凝固热裂的影响在凝62液膜的拉断临界应力fmax大小为：对于σ=1g/cm的金属来说，如果液膜厚度为10-6mm时，要将液膜两侧的晶粒拉开所需应力为2×103N/mm2！液膜拉断时若无外界液体补充，那么晶粒间或枝晶间便形成了凝固热裂纹。可见，液膜的表面张力越大，液膜越薄，则液膜的拉断临界应力fmax越大，裂纹越难形成。第一种情况：凝固的早期，或者靠近液体的两相区内，液膜与大量未凝固的液体相通，此时液膜两侧的固体枝晶拉开多少，液体补充进去多少，因此不会产生热裂。62液膜的拉断临界应力fmax大小为：63第二种情况：液膜已经与液体区隔绝，但是由于低熔点物质的大量存在（如钢中的硫共晶），形成大的液膜厚度和低的表面张力，将使液膜的最大断裂应力fmax减小，且熔点低而凝固速度较慢，这样，厚的液膜将会长时间地保持下去，在此期间，如果有大的拉伸速度，则往往要产生热裂。第三种情况：液膜虽已与液体区隔绝，但由于液膜中低熔点杂质较少，其表面张力较高，熔点也相应较高而凝固速度较快，液膜迅速变薄，此时如果液膜两侧的固体枝晶受到拉力，将会遇到大的fmax的抗力，这种抗力将使高温固体内部产生蠕变变形，从而避免了热裂的产生。63第二种情况：液膜已经与液体区隔绝，但是由于低熔点物质的64第四节液态金属的充型能力一、液态金属充型能力的基本概念二、影响充型能力的因素64第四节液态金属的充型能力一、液态金属充型能力的基本65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，是设计浇注系统的重要依据之一；充型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼、铁豆，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。65液态金属充型能力液态金属充满铸型型腔，获得形状完66

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。

表1-4不同金属和不同铸造方法的铸件最小壁厚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----0.6-0.866液态金属的充型能力取决于：金属种类铸件67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。67合金的螺旋形流动性实验充型能力的计算充型过程：液体金属的非稳定的流动过程l=vt主要是计算流动时间t充型能力示意图充型能力的计算充型过程：液体金属的非稳定的流动过程l=v69液态金属停止流动机理与充型能力图a纯金属、共晶成分合金及结晶温度图b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69液态金属停止流动机理与充型能力图a纯金属、共晶成分合金流动时间t＝t1+t2(1)t1过热温度流动段(2)t2凝固开始到停止流动时间段充型能力——流动长度l=vt流动时间t＝t1+t2(1)t1过热温度流动段(2)71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3.浇注条件方面的因素71影响充型能力的因素1.金属性质方面的因素（流动性的高721.金属性质方面的因素纯金属、共晶和结晶温度范围窄的合金：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，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，具有宽结晶温度范围的合金流动性不好；结晶潜热（约为液态金属热量的85~90%）：对于纯金属、共晶和结晶温度范围窄的合金，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潜热对流动性影响不大。合金液的比热、密度越大，导热系数越小,充型能力越好；合金液的粘度，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。例：Fe-C合金流动性与成分的关系721.金属性质方面的因素纯金属、共晶和结晶温度范围窄的合732、铸型性质方面的因素：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。732、铸型性质方面的因素：铸型的蓄热系数743、浇注条件方面的因素浇注温度越高、充型压头越大，则液态金属的充型能力越好；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。743、浇注条件方面的因素浇注温度越高、充型压头越大第五节

半固态流变规律

液态金属合金冷却到液相线温度后开始结晶析出固相。随着温度进一步降低，析出固态的比例逐渐增大；当温度降到固相线以下时合金全部转变为固相，凝固过程结束。

在液相线和固相线之间的温度范围内，结晶