第一篇 液态金属成型原理
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PV=RT（范德瓦尔公式） 对液态结构的研究由于原子间的相互作用，必须予以考 虑，但原子相互位置不确定产生了困难。
一、凝聚理论 把液体看作是浓缩的气体，从气体运动论观点出发，通
过修正气体状态方程式，来修正浓缩气体中原子或分子之间 作用力的影响。博尔恩及格林提出了一组适于描述液体运动 论的分子分布函数。但很复杂，实际很难应用。 二、点阵理论
第一篇 液态金属成型原理
液态金属成型工艺有铸造、液念冲压和液压模锻等多 种方法。但是，其历史最悠久、应用最广泛的还是铸造。 例如机床、内燃机、重型机械中占70%-90%；风机、压缩 帆中大约占60%一80%；拖拉机、农业机械中占40％- 70％； 汽车市占20%一30%；铁路机车车辆中占40％一50％。此 外，铸件在仪表、航空航天、船舶、化工、国防等工业中 也有广泛应用。
2.粘度对铸件形成过程的影响 （1）对液态金属流动状态的影响 流体的流动状态取决于雷诺准则数Re。临街雷诺数 Re>2300为紊流，Re<2300为层流。一般浇注情况下，液 态金属在浇道中和型腔中的流动皆为紊流。在型腔的细薄 部位，或在充型的后期，由于流速显著下降，才可能呈层 流流动
（2）对液态金属对流的影响 由于液体的温差和浓度差等原因引起密度不同，在重力场
表1-2几种金属的熔化热与汽化热的比较
金属
锌
铁
铬
锰
铝
Q熔（J/mol） Q汽（J/mol）
Q熔/ Q汽
6657 121515
5.5
14905 39578
3.8
16955 368456
4.5
14445 309838
4.7
10487 211443
5.0
铜
13028 347521
3.7
二、X射线衍射分析 液态金属中原子的排列在几个原子间距范围内与固态的排
3.影响合金流动性的因素 （1）合金的成分 合金中： 磷量增加，液相线和固相线温度降低，粘度下降，流动性提高，但过 高使铸铁变脆。一般不用其提高流动性。 硅增加，液相线下降，流动性提高。 锰小于0.25%影响不大，但与S反应，使流动性降低。 铜和镍稍微提高流动性；铬降低流动性，但<1%无影响。 铸钢中： 硅<0.6%，流动性随含量的增加而提高。 锰<2%无明显影响；2%~14含量增加而提高 磷>0.05%，流动性提高，但会使钢变脆。 硫与锰形成化合物使粘度增大，降低流动性。 铬>1.5%降低钢液流动性， 铜提高流动性。
焊接成型虽然并不完全属于液忠成型范的、但是，熔化 焊中有焊接熔池，而焊接冶金和焊缝液态金属的凝固及结晶 的基本规律；焊接过程中产生的气孔、偏析、夹杂及裂纹等 焊接缺陷的形成机理与铸造成型的规律基本相同或相近。
因此．有关焊接成型的相关内容，将与铸造成型融合在 一起来讨论。
本篇主要讨论液态金属成型过程中的基本规律及内在联 系；阐明液态金属的结构及其物理性质；分析液态金属充填 铸型后与铸型间的热交换特点，铸件温度场和焊接温度场分 布规律及影响因素；阐述液态金属结晶的基本规律，铸件组 织的形成、焊接热影响区组织的特点及控制途径等。
1083
镁
密排六方
650
镉
密排六方
321
铁
体心/面心立方 1537
+6.0 +5.1 +4.2 +4.15 +4.1 +4.0 +3.0
2.熔化潜热与汽化潜热 汽化潜热是使原子间结合键全部破坏所需的能量，而熔化 潜热则仅有汽化潜热的3%~7%，见表1-2，但是从固态转变 为液体，配位数的变化很小的。 3.熔化熵 熔化时熵的增加是较大的，配位数的变化很小，这说明熔 化时原子排列有序度大为降低，原子间距或最邻近的原子数 目，并没有很大变化。
度不升高。 金属的熔化潜热一部分用来使体积膨胀做功，另一部分用
来增加系统的内能。恒压下 δq=d(U+pV)=dU+pdV=dH
式中 δq—外界供给的潜热;U—内能； pV—膨胀功；H-热焓
ds q / T 1/T(dU pdV)
可见，熔化的本质就是金属从固态的有规律性的长程有序 排列转变为液态的紊乱而无序的非晶体结构的过程。
当温度呈线性分布时则r为热阻其表达式为????tqxtxx?tt?t????????1212t????r???????????tq二fourier导热微分方程一直角坐标系导热微分方程微元体能量三维导热微分方程各向同性导热系数为常数时其中a为导温系数为拉普拉斯算子2???????ttttttt?vcqqqqinqout???z?t??????????z????yq?????y???outinqqq??????qttc?????????????tttcztz2ytytttc????????t????2?????????????????taztty?tctt22222??2z?????2t?2t??????ca????222y2t?????????????q二圆柱坐标系导热微分方程1122z22222ttttatt???????????????????第二节铸件的温度场温度场
温 度越高，能量起伏越大，离位原子和空穴数量越多，是金属 发生膨胀。
所以原子间距增大和空穴的产生是造成膨胀的根本原因。 三、金属的熔化
金属的熔化首先是从晶界开始的。 晶界上原子排列相对不规则，离位原子多，势能大。随着 温度的升高，在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成 晶粒之间的相对滑动。当温度达到熔点时，金属晶粒逐渐被 瓦解，金属体积膨胀；此时金属进一步吸收熔化潜热，当温
SG LS LG • cos
cos SG LS LG
σSG>σLS时，cosθ 为正值，即θ<90º 为锐角，称为润 湿固体； θ=0º 时，液体在固体表面铺展成薄膜，完全润湿。
σSG<σLS时，cosθ 为负值，即θ>90º 为钝角，称为不能 润湿固体； θ=180º 时，液体完全不润湿固体。
在任何时刻总有些原子能量高于平均 能量，而另一些原子能量低于平均能 量，称此为能量起伏
随着温度的升高，能量起伏增大，其中一部分能量大的原 子可能越过势垒跳到周围原子之间的空隙中，使原来的位置 成为空穴。同时空穴周围的原子也可以进入空穴中，就使空 穴发生”移动”。空穴首先从金属表面产生，向内部扩散。
晶核”的高密度区，在液相中出现有序的似晶区域，从而可 以】
说明原子呈”近程有序“的规则排列。
第一节 固体金属的加热膨胀及熔化
一、金属中的原子结合 金属原子是靠金属正离子和
自由电子之间的静电引力结合 在一起。金属键的结合强弱取 决于原子结构及它们之间的相 互作用力和热运动。见图1-1。 有图可知，R较小（R<R0 ）时 为斥力，随着R的增大斥力减 小，引力增大，但R>R0 时为 引力。R=R0 时W最小，此时原 子处于最稳定状态，R0 称为平 衡距离。
列方式结构
1.液体金属中原子间距比气态小，比固态稍大，原子集团 中呈现“近程有序排列”。
2.存在能量起伏和结构起伏。 3.原子集团中存在“空穴”，大部分液态金属的电阻率比 固 态大。 4.存在浓度起伏。
第三节 液态金属和合金的性质
一、液态金属的粘滞性 液态金属的粘滞性对液态金属充填铸型、
表面光滑，树枝状组织较少，接近球状。 三、液态金属的流变学特征
1.切应力与固相体积分数的关系 固体体积分数大于临界值，切应力随固相体积分数的增大而迅速增大。
2.切应力与剪切变形量的关系 随变形量的增大，切应力增大，达到最大值后逐渐减小。最大值随固相 分数的增大而升高。 3.连续搅拌对半固态金属凝固的影响
中将产生对流。运动粘度越大，对流强度则越小。 （3）对液态金属净化的影响
液体的粘度越大，杂质上浮速度越慢，留在铸件中的可能 性越大。 二、液态金属的表面张力
1.表面张力 在液体表面上存在一个平行于表面且各方向大小相等的张 力，称为表面张力。
(1) σSG>σLS，液体表面将如1-7b所示 (2) σSG<σLS，液体表面将如1-7c所示
把液体看作是无序的固体，该理论的出发点是将缺陷引 人晶体点阵中，其中有3中理论。
1.晶格理论 晶格理论认为固体的原子排列是有序的，原子在点阵位
置上不停地作三维热振动。被熔化的液体是从固态的有序排 列转变到液态的无序排列，原子仍被限制在点阵位置附近， 但是可以独自作随机振动。
2.空穴或空洞理论 空穴理论把液体看作是有大量空位的一种伪点阵。
第二节 液态金属和合金的结构
一、一些物理性质的变化
1.熔化时体积的变化
金属从固态转变为气态时，其体积无限膨胀，但是变为液
体其体积增加了3%~5%，见表1-1 表1-1 某些常用金属熔化时的体积变化
金属名称
晶体结构
熔点℃ 熔化时的体积变化%
铝
面心立方
660
金
面心立方
1063
锌
密排六方
420
铜
面心立方
3.有效结构理论 根据这种理论，液体状态可用似晶组分与似气组分之间
的配分关系来表示。 三、几何理论 由J.D.Berna和S.V.King提出的，把液体看作是原子的
某种“堆积物”。该理论认为，液体是原子紊乱的密集球堆 积
的，或者更确切地说，液体是均质的相互粘着的，本质上为
不规则的原子集合体。典型试验为钢球实验。此试验发现 “伪
（2）结晶潜热 固定温度下凝固的纯金属或共晶成分合金，潜热越多，流动性越好。 对宽温度范围的合金，潜热对流动性影响不大，潜热释放前枝晶已经
形成（铝硅除外，因其初生相为规整块状晶硅，强度小而脆，不易形成 枝晶网络） （3）金属的比热，密度和导热系数
比热和密度大的合金，热量多，保持液态时间长，流动性好。 导热系数小的合金，热量散失慢，保持液态时间长，流动性好。 （4）液态金属的粘度 粘度对层流影响较大，对紊流影响不大，金属浇注和流动基本为紊 流，所以对流动性影响不明显。 （5）浇注温度 温度越高，流动性越好，充型能量越强。流动性随浇注温度的提高而 提高，但过高温度是溶解气体多，氧化严重，流动性降低。
液态金属的净化及凝固过程中的补缩有着 很大的影响。
1.粘滞性 当液体在外力作用下流动时，由于分 子间有内聚力，使液体的内部产生内摩擦 力，以阻滞液层间的相对滑动。这种性质 称为粘滞性，用粘度表征粘滞性的大小。 见图1-5
F(x) SdUx / dy
运动粘度可用动力粘度与密度之比表示，即
v /
运动粘度表征液体质点保持自身运动方向的惯性大小。 在运动粘度相同的情况下，密度大者，运动粘度小，质点 保持自身运动方向的倾向性打，亦即流体的紊流倾向大。
流动性：液态金属本身的流动能力。与成分、温度、气体和夹杂的含 量以及其物理性质有关。
流动性好： 充型能力强，利于气体上浮和排除；利于补缩 流动性差：充型能力差；易产生冷隔、气孔、夹杂等缺陷 2.合金流动性的测定 在相同的浇注温度或过热度下，浇注各种合金的流动性试样，以试样 的流动长度或以试样某处的厚薄程度表示合金的流动性。多用螺旋形试 样（球形、楔形、真空试样）。
二、金属的加热膨胀 当温度升高时，右边自由振动的原
子的振幅增大。由于势能曲线w的不对 称性，使得向左振动时动能很快全部转 化为势能，振幅小；向右振动时，经过 很大振幅才能使动能转化为势能。温升 时，振动剧烈势能按W1 W2 W3 W4变化，原子平衡位置将安R1 R2 R3 R4，可见将发生膨胀。但是只改 变原子间距不改变相当位置。
2.影响表面张力的因素 （1）熔点
原子间结合力大的物质，其熔点高，表面张力大。 （2）温度
多数金属及合金随温度升高，表面张力降低；铸铁、铜合 金表面张力随温度升高而增大。
（3）溶质 表面活性物质：能使表面张力降低的溶质元素，有正吸附 非表面活性物质：使表面张力增大的溶质元素，有负吸附
3.表面张力对铸件成型的影响 由于砂型铸造条件下金属不润湿，产生一个指向内部的附加压力，为 了克服此压力，必须附加一个静压头，如加大直流浇道高度或者提高浇 注温度、预热铸型等。 三、液态金属和合金的铸造性能 铸造性能指流动性、收缩性、吸气性、偏析性、热裂纹倾向性。 1.液态金属和合金的流动性
第一章 液态金属及合金的结构和性质
铸造是使金属的状态按着“固态一液态—固态“过程而 成 型的。金属由液态转变为固态过程中发生很多现象：形核， 晶体长大，溶质的传输，液态体积变化等，这些均与金属的 结构及性质有关。因此金属的结构及性质对研究铸件形成过 程非常重要。
科学上对液体状态的认识远落后于气体状态和固体状态。 理想气体中的分子，基本上像是一些弹性体。在低压和中压 下，分子间距大约分子自身尺寸，其间作用可忽略不计；在 高压下，分子间作用力不可忽略，其气体状态方程式为：
但是，铸造也存在缺点：铸件尺寸均一性差，内部质量 比锻件差；工作环境粉尘多，温度高，劳动强度大等。因 此，提高铸件质量，改善铸造的生产条件是每个材料加工 作者的历史责任。
液态模锻是把液态金属直接浇入金属模内．然后在一定 时间内，以一定的压力作用于液态(或半液态)金属上，使 之成型，并在此压力下结晶和塑性流动。其实质是是铸造 与锻造的组合工艺。
第四节 流变铸造
一、流变铸造 定义：具有流动性的半固态金属用铸造成型工艺来实现成型的方法。 特点： 1.使用半固态金属浆液，可铸造高熔点合金（固相占50%，提高金属型
寿命）；2.提高铸件的尺寸精度；3.不会形成宏观偏析；4.抑制缩松；5.减 少气孔缺陷； 6.制备复合材料。 二、流变铸造的晶体形态
一、凝聚理论 把液体看作是浓缩的气体，从气体运动论观点出发，通
过修正气体状态方程式，来修正浓缩气体中原子或分子之间 作用力的影响。博尔恩及格林提出了一组适于描述液体运动 论的分子分布函数。但很复杂，实际很难应用。 二、点阵理论
第一篇 液态金属成型原理
液态金属成型工艺有铸造、液念冲压和液压模锻等多 种方法。但是，其历史最悠久、应用最广泛的还是铸造。 例如机床、内燃机、重型机械中占70%-90%；风机、压缩 帆中大约占60%一80%；拖拉机、农业机械中占40％- 70％； 汽车市占20%一30%；铁路机车车辆中占40％一50％。此 外，铸件在仪表、航空航天、船舶、化工、国防等工业中 也有广泛应用。
2.粘度对铸件形成过程的影响 （1）对液态金属流动状态的影响 流体的流动状态取决于雷诺准则数Re。临街雷诺数 Re>2300为紊流，Re<2300为层流。一般浇注情况下，液 态金属在浇道中和型腔中的流动皆为紊流。在型腔的细薄 部位，或在充型的后期，由于流速显著下降，才可能呈层 流流动
（2）对液态金属对流的影响 由于液体的温差和浓度差等原因引起密度不同，在重力场
表1-2几种金属的熔化热与汽化热的比较
金属
锌
铁
铬
锰
铝
Q熔（J/mol） Q汽（J/mol）
Q熔/ Q汽
6657 121515
5.5
14905 39578
3.8
16955 368456
4.5
14445 309838
4.7
10487 211443
5.0
铜
13028 347521
3.7
二、X射线衍射分析 液态金属中原子的排列在几个原子间距范围内与固态的排
3.影响合金流动性的因素 （1）合金的成分 合金中： 磷量增加，液相线和固相线温度降低，粘度下降，流动性提高，但过 高使铸铁变脆。一般不用其提高流动性。 硅增加，液相线下降，流动性提高。 锰小于0.25%影响不大，但与S反应，使流动性降低。 铜和镍稍微提高流动性；铬降低流动性，但<1%无影响。 铸钢中： 硅<0.6%，流动性随含量的增加而提高。 锰<2%无明显影响；2%~14含量增加而提高 磷>0.05%，流动性提高，但会使钢变脆。 硫与锰形成化合物使粘度增大，降低流动性。 铬>1.5%降低钢液流动性， 铜提高流动性。
焊接成型虽然并不完全属于液忠成型范的、但是，熔化 焊中有焊接熔池，而焊接冶金和焊缝液态金属的凝固及结晶 的基本规律；焊接过程中产生的气孔、偏析、夹杂及裂纹等 焊接缺陷的形成机理与铸造成型的规律基本相同或相近。
因此．有关焊接成型的相关内容，将与铸造成型融合在 一起来讨论。
本篇主要讨论液态金属成型过程中的基本规律及内在联 系；阐明液态金属的结构及其物理性质；分析液态金属充填 铸型后与铸型间的热交换特点，铸件温度场和焊接温度场分 布规律及影响因素；阐述液态金属结晶的基本规律，铸件组 织的形成、焊接热影响区组织的特点及控制途径等。
1083
镁
密排六方
650
镉
密排六方
321
铁
体心/面心立方 1537
+6.0 +5.1 +4.2 +4.15 +4.1 +4.0 +3.0
2.熔化潜热与汽化潜热 汽化潜热是使原子间结合键全部破坏所需的能量，而熔化 潜热则仅有汽化潜热的3%~7%，见表1-2，但是从固态转变 为液体，配位数的变化很小的。 3.熔化熵 熔化时熵的增加是较大的，配位数的变化很小，这说明熔 化时原子排列有序度大为降低，原子间距或最邻近的原子数 目，并没有很大变化。
度不升高。 金属的熔化潜热一部分用来使体积膨胀做功，另一部分用
来增加系统的内能。恒压下 δq=d(U+pV)=dU+pdV=dH
式中 δq—外界供给的潜热;U—内能； pV—膨胀功；H-热焓
ds q / T 1/T(dU pdV)
可见，熔化的本质就是金属从固态的有规律性的长程有序 排列转变为液态的紊乱而无序的非晶体结构的过程。
当温度呈线性分布时则r为热阻其表达式为????tqxtxx?tt?t????????1212t????r???????????tq二fourier导热微分方程一直角坐标系导热微分方程微元体能量三维导热微分方程各向同性导热系数为常数时其中a为导温系数为拉普拉斯算子2???????ttttttt?vcqqqqinqout???z?t??????????z????yq?????y???outinqqq??????qttc?????????????tttcztz2ytytttc????????t????2?????????????????taztty?tctt22222??2z?????2t?2t??????ca????222y2t?????????????q二圆柱坐标系导热微分方程1122z22222ttttatt???????????????????第二节铸件的温度场温度场
温 度越高，能量起伏越大，离位原子和空穴数量越多，是金属 发生膨胀。
所以原子间距增大和空穴的产生是造成膨胀的根本原因。 三、金属的熔化
金属的熔化首先是从晶界开始的。 晶界上原子排列相对不规则，离位原子多，势能大。随着 温度的升高，在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成 晶粒之间的相对滑动。当温度达到熔点时，金属晶粒逐渐被 瓦解，金属体积膨胀；此时金属进一步吸收熔化潜热，当温
SG LS LG • cos
cos SG LS LG
σSG>σLS时，cosθ 为正值，即θ<90º 为锐角，称为润 湿固体； θ=0º 时，液体在固体表面铺展成薄膜，完全润湿。
σSG<σLS时，cosθ 为负值，即θ>90º 为钝角，称为不能 润湿固体； θ=180º 时，液体完全不润湿固体。
在任何时刻总有些原子能量高于平均 能量，而另一些原子能量低于平均能 量，称此为能量起伏
随着温度的升高，能量起伏增大，其中一部分能量大的原 子可能越过势垒跳到周围原子之间的空隙中，使原来的位置 成为空穴。同时空穴周围的原子也可以进入空穴中，就使空 穴发生”移动”。空穴首先从金属表面产生，向内部扩散。
晶核”的高密度区，在液相中出现有序的似晶区域，从而可 以】
说明原子呈”近程有序“的规则排列。
第一节 固体金属的加热膨胀及熔化
一、金属中的原子结合 金属原子是靠金属正离子和
自由电子之间的静电引力结合 在一起。金属键的结合强弱取 决于原子结构及它们之间的相 互作用力和热运动。见图1-1。 有图可知，R较小（R<R0 ）时 为斥力，随着R的增大斥力减 小，引力增大，但R>R0 时为 引力。R=R0 时W最小，此时原 子处于最稳定状态，R0 称为平 衡距离。
列方式结构
1.液体金属中原子间距比气态小，比固态稍大，原子集团 中呈现“近程有序排列”。
2.存在能量起伏和结构起伏。 3.原子集团中存在“空穴”，大部分液态金属的电阻率比 固 态大。 4.存在浓度起伏。
第三节 液态金属和合金的性质
一、液态金属的粘滞性 液态金属的粘滞性对液态金属充填铸型、
表面光滑，树枝状组织较少，接近球状。 三、液态金属的流变学特征
1.切应力与固相体积分数的关系 固体体积分数大于临界值，切应力随固相体积分数的增大而迅速增大。
2.切应力与剪切变形量的关系 随变形量的增大，切应力增大，达到最大值后逐渐减小。最大值随固相 分数的增大而升高。 3.连续搅拌对半固态金属凝固的影响
中将产生对流。运动粘度越大，对流强度则越小。 （3）对液态金属净化的影响
液体的粘度越大，杂质上浮速度越慢，留在铸件中的可能 性越大。 二、液态金属的表面张力
1.表面张力 在液体表面上存在一个平行于表面且各方向大小相等的张 力，称为表面张力。
(1) σSG>σLS，液体表面将如1-7b所示 (2) σSG<σLS，液体表面将如1-7c所示
把液体看作是无序的固体，该理论的出发点是将缺陷引 人晶体点阵中，其中有3中理论。
1.晶格理论 晶格理论认为固体的原子排列是有序的，原子在点阵位
置上不停地作三维热振动。被熔化的液体是从固态的有序排 列转变到液态的无序排列，原子仍被限制在点阵位置附近， 但是可以独自作随机振动。
2.空穴或空洞理论 空穴理论把液体看作是有大量空位的一种伪点阵。
第二节 液态金属和合金的结构
一、一些物理性质的变化
1.熔化时体积的变化
金属从固态转变为气态时，其体积无限膨胀，但是变为液
体其体积增加了3%~5%，见表1-1 表1-1 某些常用金属熔化时的体积变化
金属名称
晶体结构
熔点℃ 熔化时的体积变化%
铝
面心立方
660
金
面心立方
1063
锌
密排六方
420
铜
面心立方
3.有效结构理论 根据这种理论，液体状态可用似晶组分与似气组分之间
的配分关系来表示。 三、几何理论 由J.D.Berna和S.V.King提出的，把液体看作是原子的
某种“堆积物”。该理论认为，液体是原子紊乱的密集球堆 积
的，或者更确切地说，液体是均质的相互粘着的，本质上为
不规则的原子集合体。典型试验为钢球实验。此试验发现 “伪
（2）结晶潜热 固定温度下凝固的纯金属或共晶成分合金，潜热越多，流动性越好。 对宽温度范围的合金，潜热对流动性影响不大，潜热释放前枝晶已经
形成（铝硅除外，因其初生相为规整块状晶硅，强度小而脆，不易形成 枝晶网络） （3）金属的比热，密度和导热系数
比热和密度大的合金，热量多，保持液态时间长，流动性好。 导热系数小的合金，热量散失慢，保持液态时间长，流动性好。 （4）液态金属的粘度 粘度对层流影响较大，对紊流影响不大，金属浇注和流动基本为紊 流，所以对流动性影响不明显。 （5）浇注温度 温度越高，流动性越好，充型能量越强。流动性随浇注温度的提高而 提高，但过高温度是溶解气体多，氧化严重，流动性降低。
液态金属的净化及凝固过程中的补缩有着 很大的影响。
1.粘滞性 当液体在外力作用下流动时，由于分 子间有内聚力，使液体的内部产生内摩擦 力，以阻滞液层间的相对滑动。这种性质 称为粘滞性，用粘度表征粘滞性的大小。 见图1-5
F(x) SdUx / dy
运动粘度可用动力粘度与密度之比表示，即
v /
运动粘度表征液体质点保持自身运动方向的惯性大小。 在运动粘度相同的情况下，密度大者，运动粘度小，质点 保持自身运动方向的倾向性打，亦即流体的紊流倾向大。
流动性：液态金属本身的流动能力。与成分、温度、气体和夹杂的含 量以及其物理性质有关。
流动性好： 充型能力强，利于气体上浮和排除；利于补缩 流动性差：充型能力差；易产生冷隔、气孔、夹杂等缺陷 2.合金流动性的测定 在相同的浇注温度或过热度下，浇注各种合金的流动性试样，以试样 的流动长度或以试样某处的厚薄程度表示合金的流动性。多用螺旋形试 样（球形、楔形、真空试样）。
二、金属的加热膨胀 当温度升高时，右边自由振动的原
子的振幅增大。由于势能曲线w的不对 称性，使得向左振动时动能很快全部转 化为势能，振幅小；向右振动时，经过 很大振幅才能使动能转化为势能。温升 时，振动剧烈势能按W1 W2 W3 W4变化，原子平衡位置将安R1 R2 R3 R4，可见将发生膨胀。但是只改 变原子间距不改变相当位置。
2.影响表面张力的因素 （1）熔点
原子间结合力大的物质，其熔点高，表面张力大。 （2）温度
多数金属及合金随温度升高，表面张力降低；铸铁、铜合 金表面张力随温度升高而增大。
（3）溶质 表面活性物质：能使表面张力降低的溶质元素，有正吸附 非表面活性物质：使表面张力增大的溶质元素，有负吸附
3.表面张力对铸件成型的影响 由于砂型铸造条件下金属不润湿，产生一个指向内部的附加压力，为 了克服此压力，必须附加一个静压头，如加大直流浇道高度或者提高浇 注温度、预热铸型等。 三、液态金属和合金的铸造性能 铸造性能指流动性、收缩性、吸气性、偏析性、热裂纹倾向性。 1.液态金属和合金的流动性
第一章 液态金属及合金的结构和性质
铸造是使金属的状态按着“固态一液态—固态“过程而 成 型的。金属由液态转变为固态过程中发生很多现象：形核， 晶体长大，溶质的传输，液态体积变化等，这些均与金属的 结构及性质有关。因此金属的结构及性质对研究铸件形成过 程非常重要。
科学上对液体状态的认识远落后于气体状态和固体状态。 理想气体中的分子，基本上像是一些弹性体。在低压和中压 下，分子间距大约分子自身尺寸，其间作用可忽略不计；在 高压下，分子间作用力不可忽略，其气体状态方程式为：
但是，铸造也存在缺点：铸件尺寸均一性差，内部质量 比锻件差；工作环境粉尘多，温度高，劳动强度大等。因 此，提高铸件质量，改善铸造的生产条件是每个材料加工 作者的历史责任。
液态模锻是把液态金属直接浇入金属模内．然后在一定 时间内，以一定的压力作用于液态(或半液态)金属上，使 之成型，并在此压力下结晶和塑性流动。其实质是是铸造 与锻造的组合工艺。
第四节 流变铸造
一、流变铸造 定义：具有流动性的半固态金属用铸造成型工艺来实现成型的方法。 特点： 1.使用半固态金属浆液，可铸造高熔点合金（固相占50%，提高金属型
寿命）；2.提高铸件的尺寸精度；3.不会形成宏观偏析；4.抑制缩松；5.减 少气孔缺陷； 6.制备复合材料。 二、流变铸造的晶体形态