材料成型原理-1.2 液态金属的性质

1

第一章液态金属的结构与性质

1.1 液态金属的结构1.2 液态金属的性质

2

第一章液态金属的结构与性质

1.2 液态金属的性质

—着重介绍影响凝固过程的性质

3

液态金属的结构与性质

A. 熔点和结晶区间

纯金属和共晶合金在一定温度下熔化和凝固。间进行的，该温度区间为结晶区间。1.2.1 基本物理性质（1）C 0

金属Fe Cu Al Zn Sn K

熔点,℃

1535108366042023264

4

第一章液态金属的结构与性质

1.2.1 基本物理性质（2）B. 热膨胀和凝固收缩

一般地，密度ρ<ρ这是产生缩孔和缩松缺陷的直接原因。

5

第一章液态金属的结构与性质

C.扩散能力

在液体中约为固体中在液体中约为固体中10

102∼105倍过程溶质再分配时，各元素在固体中的扩散常被忽略。

D=6×10cm /s ；

cm /s ；

1.2.1 基本物理性质（3）

6

第一章液态金属的结构与性质

1.2.1 基本物理性质（4）D.导电及导热能力

液态金属电阻加大，因原子热振动振幅增大，结构无序性加大低。

7

液态金属的结构与性质

A. 粘滞性(viscosity ）:流体的粘滞性是流体抵从微观的角度看，其本质是反映质点间作用力大小。擦。度量：粘度η

F

h

A u

1.2.2 粘滞性(viscosity)

8

第一章液态金属的结构与性质

所以，根据牛顿粘性定律，

dz

du ησ=dz

du

A

F η=dz

du A F =

η动力粘度物理意义：生单位速度梯度的力。

运动粘度：

ρ

ην=x

F

u

9

第一章

液态金属的结构与性质

液态金属η数量级：10-3N ·s/m 2

因为ρ大，所以与水比较，ν反而小。

H 2O AL Cu Fe 温度 ℃ 20 700800 1145 1600 动力粘度η

N.s/m 2*10-3

1 3.0 1.4 3.41 6.

2 运动粘度ν m 2/s*10-6 1 1.3

0.6

0.43 0.79 密度ρ g/cm 3

1

2.35

(700-900℃)7.93

(1080℃)7.87

(20℃)

液体金属的粘度值

10

第一章

液态金属的结构与性质

C.

粘度的影响因素

温度

流动性好。化学成分

杂质

固态杂质使液态金属η↑。因为固态杂质增加流体内摩擦。钢中的MnS 、Al 2O 3、SiO 2。

11

液态金属的结构与性质D. 粘度对凝固过程的影响

液态中杂质沉浮速度

——斯托克斯方程Stokes Equation 公式推导为杂质的浮力与重力之差：

)(3

4)(3r V F γγπγγ−⋅=−=

12第一章液态金属的结构与性质r ≤0.1mm η

πrV f 6=当f

F =η

γγ)(922s L r V −=V 为+，上浮；V 为-，下沉。

r ≤0.1mm

——Stokes Equation

13

第一章液态金属的结构与性质例1 钢液中的MnO 的去除

质，其上浮速度？

ηγγ)(9

22

s L r V −=0049.081.9)54007000()0001.0(922⋅−⋅=V )

/1.7(/0071.0s mm s m V =

14第一章液态金属的结构与性质例2 铝液中Al 2O 3

形Al 2O 3，其下沉速度？

ηγγ)(922

s L r V −=00106

.081.9)24004000()10(922

6⋅−⋅=−V )

/0033.0(/100033.03s mm s m V −×=

15第一章液态金属的结构与性质1.2

节内容回顾

在L 中远大于S

中。

粘滞性Stokes Equation