第1章液體金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

1、第一章第一章 液體金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)液體金屬的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)（Chapter 1 Structure and Property of Liquid Metal)1-1 固體金屬的加熱、熔化固體金屬的加熱、熔化物質(zhì)的物質(zhì)的 “三態(tài)三態(tài)”轉(zhuǎn)變及轉(zhuǎn)變及相轉(zhuǎn)變相轉(zhuǎn)變水的水的“三態(tài)三態(tài)”與溫度、壓與溫度、壓力的關(guān)系力的關(guān)系碳的碳的“三態(tài)三態(tài)”與溫度、壓與溫度、壓力的關(guān)系力的關(guān)系金屬?gòu)墓虘B(tài)熔化為液態(tài)時(shí)的狀態(tài)變化金屬?gòu)墓虘B(tài)熔化為液態(tài)時(shí)的狀態(tài)變化固態(tài)原子在平衡位置振動(dòng)固態(tài)原子在平衡位置振動(dòng)振動(dòng)頻率加快，振幅增大振動(dòng)頻率加快，振幅增大達(dá)到新的平衡位置，晶格常數(shù)變化達(dá)到新的平衡位置，晶格常數(shù)變化超過原子激活能超過原子激

2、活能原子離開平衡位置處的點(diǎn)陣，形成空穴原子離開平衡位置處的點(diǎn)陣，形成空穴離位原子達(dá)到某一數(shù)值離位原子達(dá)到某一數(shù)值加熱加熱加熱加熱加熱加熱金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)體積膨脹，電阻、粘度發(fā)生變化體積膨脹，電阻、粘度發(fā)生變化溫度不會(huì)升高，晶粒進(jìn)一步瓦解為小的原子集團(tuán)和游離原子溫度不會(huì)升高，晶粒進(jìn)一步瓦解為小的原子集團(tuán)和游離原子原子脫離晶粒的表面，晶粒失去固有的形狀和尺寸原子脫離晶粒的表面，晶粒失去固有的形狀和尺寸1-2 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)表表1 幾種金屬的熔化潛熱與氣化潛熱幾種金屬的熔化潛熱與氣化潛熱)(42rr圖圖1-5 700液態(tài)鋁中原子密度液態(tài)鋁中原子密度分布線分布線圖

3、圖1-5 700液態(tài)鋁中原子密度液態(tài)鋁中原子密度分布線分布線表表1-3 x1-3 x射線衍射所得液態(tài)和固態(tài)金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)射線衍射所得液態(tài)和固態(tài)金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)配位數(shù)配位數(shù) 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)示意圖 1-3 液態(tài)金屬的性質(zhì)液態(tài)金屬的性質(zhì)流體力學(xué)流體力學(xué)已學(xué)過已學(xué)過V0YFdydVx/xdVdy運(yùn) 動(dòng) 粘 度2msN或或Pa.s動(dòng)力動(dòng)力粘度的作用粘度的作用（1 1）對(duì)熔液中運(yùn)動(dòng)物體的阻力）對(duì)熔液中運(yùn)動(dòng)物體的阻力grVppt)(922Stokes公式公式（2 2）黏性阻力）黏性阻力ReVDVD（動(dòng)力粘度）Re64阻力系數(shù)阻力系數(shù)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)Surface Has Excessive Energy There is

4、a non-compensated molecular potential on the surfacedAdFdAWLGLSSGcoscosLGLSSG 潤(rùn)濕現(xiàn)象 90o 90o = 0o =180oAbsolute wettingNo wettingWetting Phenomena in Nature水面上走動(dòng)的鼓蟲水面上走動(dòng)的鼓蟲鼓蟲的足與水面的關(guān)系鼓蟲的足與水面的關(guān)系浮在水面的白天鵝浮在水面的白天鵝 天鵝羽根的模型天鵝羽根的模型金屬液的表面張力可以改變鋁液中加入第二元素鎂液中加入第二元素P、S、Si對(duì)鑄鐵熔液表面張力的影響圖圖 砂型與金屬液的潤(rùn)濕性砂型與金屬液的潤(rùn)濕性正面圖正面圖X-

5、X截面圖截面圖防水處理后的濾茶器中的水防水處理后的濾茶器中的水)11(21rrprpp2rrghrpgl)(2半固態(tài)半固態(tài)指合金在液相線和固相線之間的狀態(tài)指合金在液相線和固相線之間的狀態(tài) 液相液相固相固相半固態(tài)區(qū)半固態(tài)區(qū)液相液相+固相固相溫度溫度 TabcAlSiAl-Si合金的相圖合金的相圖ab液相線液相線ac固相線固相線1-4 半固態(tài)金屬的流變性及表觀粘度半固態(tài)金屬的流變性及表觀粘度半固態(tài)金屬的流變性半固態(tài)金屬在流動(dòng)、變形過程中的力學(xué)性質(zhì)。半固態(tài)金屬在流動(dòng)、變形過程中的力學(xué)性質(zhì)。通常采用半固態(tài)金屬的表觀粘度來描述之。通常采用半固態(tài)金屬的表觀粘度來描述之。簡(jiǎn) 介 液態(tài)壓鑄液態(tài)壓鑄樹枝晶組織樹

6、枝晶組織 半固態(tài)壓鑄半固態(tài)壓鑄非枝晶組織非枝晶組織（Mg-9%Al合金）合金） （Mg-9%Al合金）合金） 表觀粘度：表征半固態(tài)漿料的粘性，以區(qū)別服從牛頓粘性表觀粘度：表征半固態(tài)漿料的粘性，以區(qū)別服從牛頓粘性定律液體的動(dòng)力粘度。定律液體的動(dòng)力粘度。1nK冪定律冪定律圖圖1-17 剪切速率對(duì)表觀粘度的影響剪切速率對(duì)表觀粘度的影響圖圖118 冷卻速度對(duì)表觀粘度的影響冷卻速度對(duì)表觀粘度的影響 流變鑄造是金屬或合金在凝固溫度區(qū)間給于強(qiáng)烈的攪拌，流變鑄造是金屬或合金在凝固溫度區(qū)間給于強(qiáng)烈的攪拌，使晶體的生長(zhǎng)形態(tài)發(fā)生變化，由本來是靜止?fàn)顟B(tài)的樹枝晶轉(zhuǎn)變使晶體的生長(zhǎng)形態(tài)發(fā)生變化，由本來是靜止?fàn)顟B(tài)的樹枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)槊坊罨蚪咏谇蛐蔚木Я?，然后再施加壓力予以成形（如為梅花狀或接近于球形的晶粒，然后再施加壓力予以成形（如壓鑄、擠壓）的一種方法。壓鑄、擠壓）的一種方法。圖圖1-15 流變鑄造成形工藝示意圖流變鑄造成形工藝示意圖(a)半固態(tài)制漿半固態(tài)制漿 （b）移送至壓室內(nèi)）移送至壓室內(nèi) (c)壓鑄或擠壓成形壓鑄或擠壓成形 半固態(tài)流變壓鑄成形機(jī)半固態(tài)流變壓鑄成形機(jī) 華中科技大學(xué)研究成果華中科技大學(xué)研究成果鎂合金半固態(tài)流變壓鑄零件圖鎂合金半固態(tài)流變壓鑄零件圖汽車制動(dòng)器推盤汽車制動(dòng)器推