实验一 金属液的充型能力及流动性测定实验
液态金属(合金)的流动性及充型能力-PPT课件
三、教法分析
基于本课题的特点，我主要采用了 以下的教学方法：
1. 直观演示法：利用多媒体进行直观演示，激 发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生 对知识的掌握。课节内容公式较多，采用板书 推导的方法便于学生理解。 2. 引导提问法：通过提出问题引导学生，以学 生为主体，使学生的独立探索性得到了充分的 发挥，培养学生的自觉能力、思维能力。 3. 集体讨论法：针对学生提出的问题，组织学 生进行集体和分组语境讨论，促使学生在学习 中解决问题，培养学生团结协作的精神。
（2）、教材内容要点
①、液态金属流动性及充型能力的 概念 ②、液态金属（合金）充型能力的 计算
（3）、教学目标 ①、知识目标： 了解液态金属在成形过程中的流动特点 了解影响充型能力的因素和提高措施 熟悉并掌握液态金属停止流动机理及液态金属充 型能力的计算方法 ②、能力目标： 由于本节课内容是本门课的重点内容之一，属于 理论性较强的内容。通过多媒体演示和板书的合理应 用，培养学生勤于思考的学习能力。并且本节内容计 算部分较多，锻炼学生独立思考，独立分析问题的能 力。 ③、德育目标： 培养学生从事研究工作认真、严谨的作风。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 讲授新课：（39分钟） 在讲授新课的过程中，我突出教材的重点 ，明了地分析教材的难点。我选择了多媒体的 教学手段,可以使抽象的知识具体化，枯燥的知 识生动化，乏味的知识兴趣华。还重视教材中 的疑问，适当对题目进行引申，使它的作用更 加突出，有利于学生对知识的串联、积累、加 工，从而达到举一反三的效果。教学过程：通 过幻灯片演示展开本节内容——液态金属在成 形过程中的流动特点——液态金属流动性和充 型能力概念——重点分析液态金属停止流动机 理——着重讲解液态金属充型能力的计算方法 ——影响充型能力的因素和提高措施。
铸造合金流动性的测定实验
实验一铸造合金流动性的测定一、实验目的1.了解浇注温度对铸造合金流动性的影响；2.了解铸造合金流动性与铸造缺陷的关系；3.掌握使用螺旋试样法测定铸造合金流动性的方法。
二、实验设备、工具及材料图1-1 螺旋形流动性试样坩埚电阻炉，20号石墨坩埚，测温热电偶；浇注工具，螺旋形试样模具，造型工具，钢卷尺；粘土湿型砂，铸造铝硅合金(ZL102，ZL105)。
三、实验原理液态合金本身的流动能力称为“流动性”，是合金的铸造性能之一。
它与合金的成分、温度、杂质含量及物理性质有关。
图1-1 螺旋形流动性试样合金的流动性对铸型的充填过程及排出其中的气体和杂质，以及补缩、防裂有很大影响。
合金的流动性好，则充型能力强，气体和杂质易于上浮，使合金净化，有利于得到没有气孔和夹杂，且形状完整、轮廓清晰的铸件。
良好的流动性能使铸件在凝固期间产生的收缩得到合金液的补充，并可使铸件在凝固末期因收缩受阻而出现的热裂得到液态合金的弥合。
液态合金的流动性是用浇注“流动性试样”的方法衡量的。
实际中，是将试样的结构和铸型性质固定不变，在相同的浇注条件下(例如，在液相线以上相同的过热温度或在同一浇注温度)，浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度或试样某处的厚薄程度表示该合金流动性的好坏。
对于同一种合金，也可用流动性试样研究各种铸造因素对其充型能力的影响。
例如，采用某种结构的流动性试样，可以改变型砂水分、浇注温度、直浇道高度等因素之一，以判断该因素的变动对充型能力的影响。
因此，各种测定流动性的方法都可用于合金充型能力的测定。
流动性试样的类型很多，如螺旋形、球形、U 形、楔形试样以及真空试样等等。
在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样(见图1-1)。
其优点是：灵敏度高，对比形象，结构紧凑。
缺点是：沟槽断面尺寸较大，液态合金的表面张力的影响表现不出来；沟槽弯曲，沿程阻力损失较大；沟槽较长，受型砂的水分、紧实度、透气性等因素的影响较显著；不易精确控制，故测量精度受到一定影响。
流动性与充型能力
作业
精品课件！
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螺旋型试样
常用合金的流动性(试样截面8mm×8mm)
二、液态金属停止流动机理
纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围很窄的合金停止流动机理
• 在金属的过热量未散失尽以前为纯液态流动， 图a)，为Ⅰ区。
• 金属液继续流动，冷的前端在型壁上凝固结壳， 图b)，而后的金属液是在被加热了的沟道中流 动，冷却强度下降。由于液流通过Ⅰ区终点时， 尚具有一定的过热度，将已凝固的壳重新熔化， 为第Ⅱ区。所以，该区是先形成凝固壳，又被 完全熔。 • 第Ⅲ区是未被完全熔化而保留下来的一部分固 相区，在该区的终点金属液耗尽了过热热量。 • 在第Ⅳ区里，液相和固相具有相同的温度： 结 晶温度。由于在该区的起点处结晶开始较早， 断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵 塞，图c)。
由流体力学原理可知
v 2gH
H :液态金属的静压头，
:流速系数
以宽凝固范围的合金为例，时间t分为两个阶段 第一阶段：从浇注温度到液相线温度液态金属流动的时间t1
第二阶段：由液相线温度到停止流动的时间t2
流动时间t＝t1+t2 假设： ① 铸型与液态金属接触表面的温度在浇注过程中不变； ② 液态金属在型腔中以等速流动； ③ 液ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ断面上各点温度是均匀的；
* 1
k --停止流动时液流前端的固相数量 L --合金的结晶潜热，J/kg
F c dT dt P (T T型 )
* 1 1
当t=t1时，T=TL; t=t2时,T=Tk, 上式积分后得
TL T型 F c t2 ln P Tk T型
* 1 1
液态金属总的流动时间t=t1+t2
一、液态金属的流动性与充型能力
液态金属的流动性及充型能力
液态金属的流动性及充型能力液态金属充填过程是铸件形成的第一阶段，铸件的许多缺陷是在这个过程中形成的。
为了获得优质健全的铸件，必须掌握和控制这个过程。
为此，研究液态金属充满铸型的能力，以便得到形状完整、轮廓清晰的铸件，防止在充型阶段产生缺陷一、充型的概念液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状完整的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性又叫做充型能力。
液态合金的流动性愈好，不仅易于铸造出轮廓清晰，薄而形状复杂的铸件，而且有助于液态合金在铸型中收缩时得到补充，有利于液态合金中的气体及非金属夹杂物上浮与排除。
若流动性不好，则易使铸件产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣和缩松等缺陷液态金属充填铸型是一个复杂的物理、化学和流体力学问题，涉及到金属液的各种性质，如密度、黏度、表面张力、氧化性、氧化物的性质及润湿性等。
充型能力的大小影响铸件的成型，充型能力较差的合金难以获得大型、薄壁、结构复杂的健全铸件而良好的流动性能使铸件在凝固期间产生的缩孔得到液态金属的补充，铸件在凝固末期受阻出现的热裂可以得到液态金属的充填而弥合，有利于防止缺陷产生液态合金流动性的好坏，通常以螺旋形流动性试样的长度来衡量。
如图2-3所示，将液态合金注入螺旋形试样铸型中，冷凝后，测出其螺旋线长度。
为便于测量，在标准试样上每隔50mm 作出凸点标记，在相同的浇注工艺条件下，测得的螺旋线长度越长，合金的流动性越好。
常用合金的流动性如表2-1所示。
其中，灰铸铁、硅黄铜的流动性最好，铝合金次之，铸钢最差通常，流动性好的合金，充型能力强;流动性差的合金，充型能力差，在实际的铸造生产中，可以通过改善外界条件来提高其充型能力，根据铸件的要求及合金的充型能力采取相应的工艺措施以获得健全的优质铸件。
二、影响充型能力的因素影响充型的因素是通过两个途径发生作用的:一是影响金属与铸型之间的热交换条件，从而改变金属液的流动时间；二是影响液态金属在铸型中的水力学条件，从而改变金属液的流速。
液态金属流动性实验教学改革与实践
Ｚ ＡＮ ｕ ｚ ｉ Ｚ Ｏ Ｚ — ｕ Ａ ｉ－ｉｎ Ｈ Ｎ Ｊａ － ｕ ， Ｉ ｉ Ｈ Ｇ Ｓ — ｈ ， ＨＡ ｉ ｙ ，Ｄ Ｉ ｕ ｌ ，Ｓ Ｅ ｉｎ ｙ ｎ Ｌ Ｕ Ｂｎ Ｑ ａ
（ ｏ ｏｅｏ Ｍｅｈ ｎｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄＡ ｔ ｔ ｎ ｕ ｑａ ｎｖｒ ｔ，Ｘａ ｅ ６ ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃ ａ ｉ ｇｎｅｉ ｎ ｕｏ ｉ ，Ｈ ａｉｏＵ ｉ ｓｙ ｉ ｎ３ ２ ，Ｃ ｉａ ｌ ａＥ ｎ ｍａ ｏ ｅｉ ｍ １ １ ０
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ＣＮ１ ２—１ ５ ／Ｎ ３２
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室
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ห้องสมุดไป่ตู้学
第 １ ３卷
第 ４期
２１ ０ ０年 ８月
Ｌ ＡＢ ＯＲＡＴ ＯＲＹ
Ｓ Ｉ Ｃ ＥＮＣＥ
Ｖｏ．１ Ｎｏ ４ １ ３ ． Ａｕ ． ０１ ｇ２ ０
液态 金属 流动性实验 教学改革 与实践
张素芝 ，赵 紫玉 ，戴秋莲 ，沈剑 云 ，刘 斌
ｐ ｅ ｓ ｒ ｆ ｇ ａ ｉ ａ ｄ ｃ ｎｒｆ ｇ ｔｏ ｍｏ ｉｉ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏ ｒ ｖ ｔ ｎ ｅ ｔｉｕ ａ ｉｎ ｙ ｂ ｌ ｙ． Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｒ ｓ ｌｓ ａ ｍａ ｅ ｈ ｘ ｒｍｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｇ ｔ ｓ ａ ｃ ｅ ｕ ｔ ｃ ｎ ｋ ｔ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎ ｔａ ｈ ｎ ｍｏ ｅ ｅ ｆｃ ｉｅｙ ｓ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔｏ ｒ ｃ ｉｅ ｒ ｆｅ ｔ ｌ ｅ ｖ ｈ ｒ ｄ ｃ ｉｎ ｐ ａ ｔｃ ．Ａｌｏ ｉ ｐ ｏ ｉ ｓｔ ｅ ｂａ ｉ ｒｉ ｖ ｓ ｔ ｒ ｖｄｅ ｈ ｓｓｆ ｍｐｒｖ ｎ ｈ ａ ｔｎ ｕ ｌ ｏ ｏ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｓｉ ｇ ｑ ａ — ｉ ｙ ｐ ｅ ｉｉｎ ｃ ｓｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ． ｔ ｂ ｒ ｃｓｏ ａ ｔｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｙ
液态金属的充型能力
第四章液态金属的充型能力1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。
答：①液态金属的充型能力：充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。
影响因素：金属液体的流动能力，铸型性质，浇铸条件，铸件结构。
②流动性：液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。
其流动性一定，但充型能力不高，可以改变某些因素来改变，流动性是特定条件下的充型能力。
2、用螺旋形试样测定合金的流动性时，为了使得数据稳定和重复性好，应该控制哪些因素？答：①铸型性质②浇铸条件3、试分析中等结晶温度范围的合金停止流动机理。
答：过热能量散失尽以前，金属液也可以纯金属液态流动。
温度下降到液相线以下，首先生成了一批小晶粒，在型壁上长成细而长的柱状晶，空隙的液体继续流，流动过程继续生长柱状晶，在液体温度不段下降时，出现等轴晶，阻塞通道。
介于两者之间，出现枝状晶时，温度不产生大量晶粒，但是生长到一定程度，等轴晶大量析出。
4、碳钢()4.0~w流动性螺旋试样流束前端常出现豌豆形突出物，经化学分=.025c析，突出物的S，P较高，试解释生成原因。
答：豌豆型突出物可能是FeS，Fe3P2其熔点比钢熔点低，故在结晶终了析出，一般在晶界上，则形成豌豆状。
5、AL-Mg合金机翼，壁厚为3mm，长为1500mm，其铸造工艺为采用粘土砂型，常压下浇铸，常浇铸不足而报废，你认为应该采取哪些工艺措施来提高铸件的成品率？答：①提高铸型的透气性②提高浇铸温度③足够的压头④变质处理⑤浇铸系统合理⑥涂烟黑涂料，减小b。
26、欲铸造壁厚为3mm，外形尺寸为305580⨯⨯mm的箱体，（材质为ZL106）355你认为如何浇铸更合理？答：应使305mm的方向为垂直方向，更利于充型7、采用石膏铸型可产生壁厚达0.8mm的铝合金铸件（石膏为绝热材料）但是常出现浇铸不足分析产生该缺陷的原因，如何消除？答：可能的原因：铸型温度低，排气不好，浇铸温度低等措施：预热铸型，加强排气，提高浇铸温度8、采用高温出炉，低温浇铸的工艺措施，为什么可提高合金的流动性？答：高温出炉：使一些难熔的质点熔化，未熔的质点和气体在浇包中镇静有机会上浮而使金属净化，提高流动性。
铸造金属凝固原理-第3章液态金属的充型能力
• 网格测定法 • 该形状共有169个网格（13×13），共计364条边，每条网
格边线的直径为1mm。由于和两侧直浇道的重合，实际参 与计算的边数为338条。充填性能指标的计算为每一条充型 完整的边数计数为1，将充型完整的边数除以整个网格的边 数338，再乘以100%，充型性能的计算公式如公式所示。 每种实验条件下的实验至少重复5次，然后取平均值。
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。 如金属型的预热、熔模铸造的热型浇注等。 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气
膜，可减小流动的摩擦阻力，有利于充型。 — 气体压力大，反压力阻碍充型
l =μ
2gH
• Fρ1
KL •
+C1(T浇 - TK
➢ 无限长立方截面棒：a/4
➢ 无限长圆柱棒：d/4
➢ 半无限大平面：t/2
➢ 垂直壁液面上升速度较大，容易充满 ；
铸件的复杂程度 铸件结构复杂、厚薄部分过渡面多，则铸型型腔结构复杂，
流动阻力大，铸型的充填就困难。
T -T型 T -T型
T浇 T-
-T型 T型
数学处理：
μ
•
ρ α
•
T 浇
T -T型
-T
ln Tl - T型 ≈Tl - TK TK - T型 TK - T型
ln T浇 - T型 ≈T浇 - Tl Tl -T型 Tl -T型
Tl - TK ≈Tl - TK TK - T型 Tl - T型
➢ 在有涂料的情况下换热系数α可按下式计算
表面张力 — 造型材料一般不被液态金属润湿； — 液态金属表面上有能溶解的氧化物，如铸铁和铸钢中
的氧化亚铁，则润湿铸型 ； — 型腔越细薄，棱角的曲率半径越小，表面张力的影响
化学实验教案金属活动性的测定实验
化学实验教案金属活动性的测定实验化学实验教案：金属活动性的测定实验引言：金属活动性是指金属与酸、水等物质发生反应的能力，活动性越强的金属与物质反应越剧烈。
本实验旨在通过观察金属与酸的反应，测定一系列常见金属的活动性。
实验目的：1. 了解金属在酸中的反应规律；2. 定性测定一系列金属的活动性。
实验材料与仪器：1. 一系列金属样品（锌、铁、铝、铜等）；2. 稀盐酸；3. 试管；4. 火柴或打火机；5. 镊子；6. 水槽。
实验步骤：1. 预先准备好一系列金属样品，如锌片、铁钉、铝箔、铜片等。
2. 取一个小试管，用镊子夹住一块金属样品，放入试管中。
3. 慢慢加入少量稀盐酸，注意安全避免溅溶液，同时观察观察试管中的反应情况。
4. 观察观察试管中反应后产生的气体、气味等现象。
5. 记录下实验过程中的观察现象和实验结果。
6. 重复上述步骤，逐一测定每个金属样品的活动性。
实验数据与结果：实验中观察到的现象和结果如下：1. 锌片与稀盐酸反应：在反应开始时，试管中出现气泡，气泡数量逐渐增多，并伴随着气味的散发。
锌片逐渐溶解，溶液变为无色。
2. 铁钉与稀盐酸反应：在反应开始时，试管中出现气泡，但较锌片反应弱。
铁钉逐渐溶解，溶液变为淡黄色。
3. 铝箔与稀盐酸反应：在反应开始时，试管中出现气泡，气泡数量较锌片和铁钉更少。
铝箔逐渐溶解，溶液变为浅绿色。
4. 铜片与稀盐酸反应：无明显反应，试管中未产生气泡和颜色变化。
实验分析与讨论：根据实验结果，在稀盐酸中，金属的活动性由高到低依次为锌 > 铁 > 铝 > 铜。
锌的活动性最强，铜的活动性最弱。
活动性越强的金属与酸反应越剧烈，产生的气泡数量更多。
在金属与酸的反应中，金属被氧化，同时酸被还原。
锌在酸中容易被氧化成Zn2+离子，因此反应较为剧烈。
而铜的活动性较弱，不容易被氧化，故无明显反应。
实验注意事项：1. 实验过程中需戴上实验手套和安全眼镜，注意安全。
2. 操作时应小心，避免酸液溅到皮肤和眼睛。
实验一 金属液的充型能力及流动性测定实验
实验一 金属液的充型能力及流动性测定实验一、实验目的1、 了解合金的化学成分和浇注温度对金属液充型能力和流动性的影响。
2、 熟悉采用螺旋型试样测定铸造金属液的流动性和评定其充型能力的方法。
3、 具备设计和实施常用金属材料充型比较的能力，并能够对实验结果进行分析。
二、实验的主要内容利用电阻坩埚炉熔化合金；使用螺旋形试样的模样造型；完成浇注；冷凝后得到试样。
通过测量试样长度来判断合金在不同条件下的流动性和充型能力。
三、实验设备和工具电阻坩埚炉（5KW ）、螺旋形试样模样（见图1）、热电偶测温仪、型砂、砂箱、造型工具、浇注工具等。
四、实验原理充型能力是金属液充满铸型型腔、获得轮廓清晰、形状准确的铸件的能力。
充型能力主要取决于液态金属的流动性，同时又受相关工艺因素的影响。
金属液的流动性是金属液本身的流动能力，用在规定铸造工艺条件下流动性试样的长度来衡量。
流动性与金属的成分、杂质含量及物理性能等有关。
影响金属液充型能力的工艺因素主要有浇注温度、充型压力等。
提高浇注温度或充型压力，均有利于提高充型能力。
五、实验方法和步骤 1．合金的熔化、保温方案一：将某一成分的铝硅合金在坩埚炉中，加热熔化并过热到一定的温度保温。
方案二：将同一成分的铝硅合金（适量）分别置于两个坩埚炉中，加热熔化并过热到不同的温度保温。
2．造型方案一：采用同一个螺旋形试样的模样分别制作两个直浇道高度不同的砂型。
方案二：采用同一个螺旋形试样的模样分别制作两个直浇道高度相同的砂型。
3．浇注方案一：将熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度不同的砂型中。
方案二：将两个坩埚炉中加热熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度相同 的砂型中。
4．开型、落砂 待试样凝固后即可开型并落砂。
图1 螺旋形试样5．测定流动性分别测出不同试样螺旋形部分的长度。
（凸点间距L0=50mm，设凸点数为n，不足L0的长度A0估出，L=L0×n+A0）6．填写实验记录，并整理好工具、模样、砂箱，清扫造型场地。
液态成形中的流动性与充型性
① 浇注温度
浇注温度对金属的充型能力有着决定性的影响。 浇注温度越高，金属的流动性越好，且在铸型中保 持液态的时间长，充型能力强。 但浇注温度过高，铸件凝固过程的体积收缩大，金 属液的吸气量增多，氧化严重，容易产生缩孔、缩 松、粘砂、气孔、粗晶等缺陷，故在保证充型能力 足够的前提下，应选择相对较低的浇注温度。
温度梯度：对于一定温度场，沿等温面或等温线某法线 方向的温度变化率。温度梯度越大，图形上反 映为等温面（或等温线）越密集。
gradT lim T T n0 n n
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• 不稳定温度场：温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变化的温
度场：
T f x, y,z,t
• 稳定温度场： 不随时间而变的温度场（即温度只是坐标的函数）在
根据该定律和能量守恒定律，可以导出该点温度随时间
变化的关系。即傅里叶热传导的基本方程：
T t
2T x2
2T y 2
2T z 2
39
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三、传热类型
熔体成形物凝固过程中的传热，是将熔体的显热和凝固潜 热通过一系列热阻(传热系统中某组元的厚度与该组元的导 热系数之比称为该组元的热阻)传至模型，并经模型再传热 至环境。
第29页/共86页
① 铸型性质
铸型的蓄热能力越大，即铸型从液态合金吸收并储存热量的能力越强，铸 型对液体金属的冷却能力越强，使合金保持在液态的时间就越短，充型能 力下降；若铸型的排气能力差，型腔内气体的压力增大，则液态金属的充 型能力差。 例：
< 液态合金在金属型中的充型能力 在砂型中的充型能力
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先来了解几个概念
第5页/共86页
合金的凝固特性 合金从液态到固态的状态转变称为凝固或一次结晶。 1) 逐层凝固
铸造合金流动性的测定.
一、实验目的 二、实验设备及器材 三、实验内容及步骤 四、实验报告
一、实验目的
在铸型及铸件结构一定条件下测定铝 合金的流动性。 1 比较不同成分铸造铝硅合金的流动 性，分析合金成分对流动性的影响。 2 分析影响流动性的主要因素，初步掌握 测定流动性的方法。
二、实验设备及器材
3.流动性与充型能力的区别与联系。
浇注，浇注应注意防值喷溅，应尽量保证动压头有相同
的高度，并保持浇口杯充满。 3. 冷却至凝固温度后过一定时间打开砂箱清理，统计螺旋
试样的长度，观察试样表面形状特征。
4. 清理工作场地。
四、实验报告
1.实验记录：合金成分、浇注温度、流动性试样的 长度。
2.分析影响铸造合金流动性的主要因素，如何提高 流动性？
设备： 电阻熔铝炉1台，测温热电偶，砂箱， 石墨坩埚，螺旋形试样型பைடு நூலகம்1套，浇口杯模 具，造型工具1套。 材料： 中间合金Al－Si25%，纯铝
三、实验内容及步骤
2.1 实验内容：
测定不同成分的Al－Si系二元合金 在相同过热条件下螺旋试样的长度。
三、实验内容及步骤
2.2 实验步骤：
造型，砂型造好后，在砂型下要铺 一层砂、并刮平。 砂箱放平，砂型硬度要均匀一致。
三、实验内容及步骤
图1 流动性实验合箱示意图 1-浇口杯；2-上砂箱；3-螺旋试样；4-下砂箱
三、实验内容及步骤
图2 流动性螺旋试样
三、实验内容及步骤
1. 用纯铝和中间合金Al－Si25%配好炉料，使其含硅量2％、
11.7%、18%的Al-Si二元合金。(分别熔化、浇注)。 2. 测出炉温度，待静置至700℃(用快速热电偶测定)，进行
[笔记]金属溶液的流动性和充型能力实验
![[笔记]金属溶液的流动性和充型能力实验](https://img.taocdn.com/s3/m/0f878dc627fff705cc1755270722192e453658ed.png)
金属熔液的流动性及充型能力实验1、流动性及充型能力实验的主要目的通过本实验，熟悉合金流动性的概念，掌握铸造合金流动性的测定方法。
了解影响合金流动性及充型能力的因素。
2、本实验的基本原理液态合金充满铸型型腔．获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。
若充型能力不足，将使铸件产生浇不足或冷隔等缺陷。
影响合金充型能力的因素:（1）合金的流动性液态合金本身的流动能力，称为合金的流动性，是合金主要铸造性能之一。
合金的流动性愈好，充型能力愈强，愈便于浇出轮廓清晰、壁薄而复杂的铸件，同时也有利于夹杂物和气体的上浮与排除，有利于凝固过程的补缩。
影响合金流动性的因素很多，但化学成分的影响最为显著。
纯金属和共晶成分的合金，是在恒温下逐层凝固的，凝固层内表面较光滑，对液体的流动阻力小，流动性好；非共晶成分合金是在一定温度范围内结晶的，且为糊状凝固方式，已结晶的树枝晶对液态合金的流动阻力较大，流动性较差，结晶温度范围愈大，则合金的流动性愈差。
（2）浇注条件(a) 浇注温度浇注温度愈高，合金的粘度下降，且因过热度大，合金在铸型中保持流动时间长，故充型能力强。
反之充型能力差。
(b) 充型压力液态合金在流动方向上所受的压力愈大，则充型能力愈好。
在离心铸造时，液态合金受到了离心力的作用，充型能力较强。
(c) 铸型条件液态合金充型时，铸型的阻力将影响合金的流动速度；铸型的导热速度也将影响合金的充型能力。
铸型型腔复杂、导热速度快，均会降低液态合金的充型能力。
3、实验设备及材料本实验的主要设备为HW型离心铸造机，以及螺旋形硅橡胶铸型模具，螺旋形金属铸型模具、电阻坩锅炉，热电偶，温控器；钢尺，浇注工具等。
实验的材料主要用共晶成分锡铅合金(Sn-37％Pb)，亚共晶成分锡铅合金(Sn-10％Pb)等。
开发的HW 型离心铸造机外形图4、实验过程及分析（一）．化学成分对合金流动性的影响(1) 实验过程将螺旋形硅橡胶模具分两次放入离心机中固定，依次定量浇入温度为270O C 左右的共晶(Sn-37％Pb)合金和亚共晶 (Sn-10％Pb) 合金。
铸造合金流动性测定实验报告(模板)
铸造合金流动性测定_实验报告一、实验目的：1．掌握合金流动性的测定方法；2．验证合金成分、浇注温度、铸型条件与合金流动性的关系；3．能运用液态金属停止流动机理解释实验结果。
二、实验设备与材料：1．螺旋线试样模型；2．砂箱；3．造型及浇注工具；4．快速测温仪；（无毒精炼剂）；5．电阻式坩埚仪；6．精炼剂ZnCl27．炉料（1）纯Al （2）含Si9.3%的Al-Si合金。
三、实验原理：1．合金成分对流动性的影响。
主要是因为合金成分不同，其结晶特点不同造成的。
纯金属、共晶成分合金是在固定温度下凝固的。
已凝固的固相层由铸件表面逐层从中心推进，与未凝固的液体界面分离，且凝固层表面光滑，对合金流动性阻力小。
同时，结晶潜热的释放使凝固进行缓慢，延长了流动时间。
另外，这类合金析出较多固相时，才停止流动。
当金属中加入合金元素，一般会使导热系数明显下降，会使流动性得到提高（但有时加入合金元素后，初晶变得发达，流动性反而下降）。
结晶区间较大的合金，结晶时形成发达的树枝晶。
在凝固层表面有较多的枝晶与液态相混杂，阻碍液体的流动。
当液流前端的枝晶达到一定数量时，合金就停止流动，结晶区间越大，枝晶越发达，流动性越不好。
2．浇注温度条件对流动性的影响。
提高浇注温度会使金属液粘度降低，在相同散热条件下，延长了从浇注温度到凝固温度的时间，即保持液态金属的时间。
同时提高浇注温度，也会使铸型温度升高，减少金属液与铸型的温差，从而提高了流动性。
但过高的浇注温度会使合金的吸气增加，氧化严重，流动性提高幅度降低，铸件易产生缺陷。
四、实验内容：实验采用螺旋线形试样测定两种成分合金流动性的性能，具体列表1如下：表1 螺旋线形试样实验内容五、实验步骤：1．每组做流动性试样铸型两个，紧实后水平放置，并压箱；2．熔炼合金：各2kg，出炉前要精炼处理。
精炼剂加入量占总合金量的0.03%；3．出炉浇注前要测量金属液的温度，并降到浇注温度以后进行浇注；4．浇注完冷却后，要打箱，测试试样长度并记录在表2中；5．安全注意事项：（1）接触金属液的工具要预热处理；（2）加料时也要预热。
液态金属凝固曲线的实验心得体会
液态金属凝固曲线的实验心得体会能量起伏：金属晶体结构中每个原子的振动能量不是均等的，一些原子的能量超过原子的平均能量，有些原子的能量则远小于平均能量，这种能量的不均匀性称为“能量起伏”结构起伏：液态金属中的原子集团处于瞬息万变的状态，时而长大时而变小，时而产生时而消失，此起彼落，犹如在不停顿地游动。
这种结构的瞬息变化称为结构起伏。
浓度起伏：不同原子间结合力存在差别，在金属液原子团簇之间存在着成分差异。
这种成分的不均匀性称为浓度起伏。
熔化潜热:将金属加热到至熔点时，金属体积突然膨胀，等于固态金属从热力学温度零度加热到熔点的总膨胀量，金属的其他性质如电阻，粘性等发生突变，吸收的热能。
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。
成分过冷：由溶质再分配导致的界面前方熔体成分及其凝固温度发生变化而引起的过冷。
热过冷：仅由熔体实际温度分布所决定的过冷状态称为热过冷宏观偏析：又称长程偏析或区域偏析，指较大范围内的化学成分不均匀现象，表现为铸件各部位之间化学成分的差异。
微观偏析：微观偏析是指微小范围（约一个晶粒范围）内的化学成分不均匀现象，按位置不同可分为晶内偏析（枝晶偏析）和晶界偏析。
微观偏析（1）晶内偏析：在一个晶粒内出现的成分不均匀现象，常产生于有一定结晶温度范围、能够形成固溶体的合金中。
（2）晶界偏析：溶质元素和非金属夹杂物富集与晶界，使晶界和晶内的化学成分出现差异。
它会降低合金的塑性和高温性能，又会增加热裂倾向。
宏观偏析：（1）正常偏析：当合金溶质分配系数k<1时，凝固界面的液相中将有一部分被排出，随着温度的降低，溶质的浓度将逐渐增加，越是后来结晶的固相，溶质浓度越高，当k>1时相反。
正常偏析存在使铸件的性能不均匀，在随后的加工中难以消除。
（2）逆偏析：即k<1时，铸件表面或底部含溶质元素较多，而中心部分或上部分含溶质较少。
（3）V形偏析和逆V形偏析：常出现在大型铸锭中，一般呈锥形，偏析中含有较高的碳以及硫和磷等杂质。
化学实验教案金属的活动性实验结果分析
化学实验教案金属的活动性实验结果分析化学实验教案：金属的活动性实验结果分析一、实验目的通过对金属的活动性实验进行分析，探究不同金属在酸溶液中的反应活性，并了解金属的活动性顺序。
二、实验器材和试剂1. 实验器材：- 烧杯- 试管- 镊子- 酒精灯- 滴管- 温度计- 准密度瓶2. 试剂：- 硫酸- 镁片- 铁片- 锌片- 铝片- 铜片- 银片- 铅片三、实验步骤1. 在五个试管中分别加入5 mL 硫酸溶液。
2. 将各金属片用镊子夹持，分别放入试管中。
3. 观察并记录金属片与硫酸的反应情况，注意观察气泡的形成、金属片的变化以及溶液颜色的变化。
4. 根据观察结果，总结不同金属在酸溶液中的活动性顺序。
四、实验数据记录与结果分析1. 实验观察数据记录：金属片反应活性（观察结果）铝片强烈气泡冒出，金属片逐渐消失，溶液颜色变浅锌片气泡生成，金属片逐渐消失，溶液颜色变浅铁片轻微气泡生成，金属片无明显变化，溶液颜色变浅铜片极少气泡生成，金属片无明显变化，溶液颜色变浅铅片无气泡生成，金属片无明显变化，溶液颜色不变2. 结果分析：根据观察数据，可以得出金属活动性顺序从高到低为：铝片 > 锌片 > 铁片 > 铜片 > 铅片。
五、实验结论通过本实验，我们可以得出如下结论：1. 在酸溶液中，金属的活动性会影响其反应速度和程度。
活动性较高的金属片如铝片和锌片，在酸溶液中会发生剧烈反应，产生大量气泡并逐渐消失。
2. 活动性较低的金属片如铜片和铅片，在酸溶液中反应相对较慢，产生少量气泡或者不产生气泡。
六、实验拓展和注意事项1. 本实验中使用的是稀硫酸溶液，注意安全操作，避免接触皮肤和眼睛，必要时佩戴防护手套和护目镜。
2. 建议在实验中进行温度测量，观察金属与酸反应时的温度变化情况，以进一步分析反应活性。
3. 可以使用其他金属片进行类似实验，扩展对金属活动性的认识范围。
通过本实验，我们可以更好地理解金属的活动性，为进一步研究金属的应用奠定基础。
高中化学实验教案金属活动性的实验测定
高中化学实验教案金属活动性的实验测定高中化学实验教案实验目的：测定金属的活动性实验原理：金属的活动性是指金属与其它物质发生化学反应的能力。
根据活动性顺序，我们可以确定金属的活动性大小。
在本实验中，我们将通过观察金属在酸溶液中的反应，以及金属与水的反应来测定金属的活动性。
实验材料：1. 锌片、铜片、银片、铁片、铝片等金属样品2. 稀盐酸、稀硫酸等酸性溶液3. 蒸馏水4. 镊子、试管、试剂瓶等实验器材实验步骤：实验一：金属样品与酸的反应1. 准备好锌片、铜片、银片、铁片、铝片等金属样品。
2. 取一个干净的试管，用镊子夹住其中一个金属样品放入试管中。
3. 缓慢地向试管中加入稀盐酸，观察金属与酸发生的反应。
记录下所观察到的现象。
4. 重复上述步骤，对其它金属样品进行实验。
实验二：金属样品与水的反应1. 准备好锌片、铜片、银片、铁片、铝片等金属样品。
2. 取一个干净的试管，用镊子夹住其中一个金属样品放入试管中。
3. 缓慢地将试管底部浸入装满蒸馏水的容器中，观察金属与水发生的反应。
记录下所观察到的现象。
4. 重复上述步骤，对其它金属样品进行实验。
实验结果与讨论：根据实验观察到的结果，我们可以确定金属的活动性大小。
在酸中，金属发生反应的速度越快，说明金属的活动性越强。
在水中，金属与水发生反应的速度也可以反映其活动性大小。
根据实验一的结果，我们观察到以下现象：- 锌片与稀盐酸发生剧烈反应，产生气体和溶液变色。
- 铜片与稀盐酸缓慢反应，溶液变色较慢且不产生气体。
- 银片与稀盐酸反应较弱，溶液变色不明显且不产生气体。
- 铁片与稀盐酸反应较慢，溶液变色不明显且不产生气体。
- 铝片与稀盐酸反应较慢，溶液变色不明显且不产生气体。
根据实验二的结果，我们观察到以下现象：- 锌片与水反应迅速，产生氢气并溶解。
- 铜片与水反应缓慢，表面有少量氧化物生成。
- 银片与水反应较弱，表面有少量氧化物生成。
- 铁片与水反应较慢，表面有少量氧化物生成。
液态金属的充型能力1
等固相法
内切圆法 特 征：形状不规则，表面不光滑，可以看到发达的树 枝晶末梢 2、缩松的形成 形成过程：
产生原因：液态收缩+凝固收 缩＞固态收缩
产生条件：宽结晶温度范围的 合金 出现部位：铸件中心轴线处 上一页 下一页 退出
3、防止措施
顺序凝固原则
同时凝固 原则
内冷铁：铸件 的一部分
冷铁
外冷铁：铸型 的一部分
以上影响因素错综复杂，在实际生产中必须根据具体情况具 体分析，找出其中的主要矛盾，采取措施，才能有效地提高液态 金属的充型能力。
上一页 下一页 退出
3、对铸件质量的影响
充型能力好：
◆ 可获得外形完整、尺寸准确、轮廓清晰的铸件 ◆ 有利于排气和排渣
◆ 有利于补缩
充型能力不好，铸件易产生以下缺陷： 浇不足：液态金属未充满铸型而产生缺肉的现象。 冷隔：两股金属流汇合时因表层氧化而未能融合而产生凹坑 或缝隙的现象。
2、防止措施 ⑴设计上：合理设计铸件结构，以减少铸造内应力；使铸 件形状对称，抵消变形 ⑵工艺上 a.反变形法 b.设置拉筋（热处理后去除） c.控制打箱时间 上一页 下一页 退出
㈤ 裂纹及其防止
1、裂纹的形成 当铸造内应力超过金属的强度极限时，铸件便产生裂纹。
热
形成区域 外观形状 （特征） 高
裂
温
冷
低
裂
温
形状曲折而不规则，裂纹表面 呈氧化色，无金属光泽；裂口 沿晶粒边界通过。 一般分布在铸件易产生应力集
外形呈连续直线状（没有分叉）
或圆滑曲线，裂纹表面干净，具 有金属光泽，有时呈轻微氧化色；
穿过晶粒。
常出现在铸件表面
分
布
中的部位或铸件最后凝固部位 的内部
实验室金属溶解实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解金属与酸反应的原理及规律。
2. 掌握金属溶解实验的操作步骤及注意事项。
3. 通过实验观察金属溶解过程中的现象，加深对金属活动顺序的理解。
二、实验原理金属活动顺序是指金属在酸中溶解时，其溶解难易程度的一种排列。
在金属活动顺序表中，活动性强的金属能将活动性弱的金属从其盐溶液中置换出来。
实验中，我们将金属钠、锌、铁分别与稀盐酸反应，观察其溶解现象，以验证金属活动顺序。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：烧杯、试管、镊子、滴管、玻璃棒、酒精灯、铁架台、铁圈、石棉网。
2. 试剂：金属钠、金属锌、金属铁、稀盐酸、硫酸铜溶液。
四、实验步骤1. 将金属钠、金属锌、金属铁分别放入三个烧杯中。
2. 向每个烧杯中加入适量的稀盐酸，观察金属溶解现象。
3. 将溶解后的溶液分别滴加硫酸铜溶液，观察溶液颜色变化。
五、实验现象1. 金属钠与稀盐酸反应剧烈，产生大量气泡，溶液变为无色。
2. 金属锌与稀盐酸反应，产生少量气泡，溶液变为无色。
3. 金属铁与稀盐酸反应，产生少量气泡，溶液变为无色。
4. 将溶解后的溶液分别滴加硫酸铜溶液，钠溶液无变化，锌溶液产生红色沉淀，铁溶液产生蓝色沉淀。
六、数据分析与结论1. 金属钠与稀盐酸反应剧烈，产生大量气泡，说明钠的活动性较强，能够迅速与酸反应。
2. 金属锌与稀盐酸反应，产生少量气泡，说明锌的活动性较弱，反应速度较慢。
3. 金属铁与稀盐酸反应，产生少量气泡，说明铁的活动性较弱，反应速度较慢。
4. 将溶解后的溶液分别滴加硫酸铜溶液，钠溶液无变化，锌溶液产生红色沉淀，铁溶液产生蓝色沉淀，说明钠、锌、铁的活动性顺序为：钠 > 锌 > 铁。
七、注意事项1. 实验过程中，注意安全，避免金属与皮肤直接接触。
2. 操作时，使用镊子取金属，避免金属被氧化。
3. 加酸时，缓慢加入，防止酸液溅出。
4. 实验结束后，将实验器材清洗干净，放回原位。
八、实验总结本次实验通过观察金属与酸反应的现象，验证了金属活动顺序。
实验_铸造合金流动性测定
实验铸造合金流动性测定1、实验目的1）了解铸造合金流动性和充型能力的概念。
2）熟悉液态合金的测温方法。
3）测量铸铁和铝合金在不同温度下的流动性。
4) 分析影响合金流动性的因素，以及合金流动性对铸件质量的影响。
2、实验原理铸造性能是表示合金在铸造成形工艺过程中，获得外形正确、内部健全铸件的性能。
它是一个复杂的综合性能，不是单一的物理性质，通常用充型能力、收缩性、偏析程度等来衡量。
液态金属的充型能力首先取决于液态金属本身的流动能力。
液态合金充满型腔是获得形状完整、轮廓清晰合格铸件的保证，铸件的很多缺陷都是在此阶段形成的。
熔融合金的流动性是指液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、形状和尺寸符合要求的优质铸件的能力，称为液态合金的流动性。
影响铸造合金流动性的因素主要有：1）凝固方式纯金属和共晶成分合金呈逐层凝固方式，凝固时固液界面分明，而且固体层内表面比较光滑，对液体的流动阻力小，直至析出较多的固相时，才停止流动，所以此类合金液流动时间较长，流动性好。
合金结晶温度范围越宽的合金，糊状凝固方式趋势越明显，铸件断面上液固两相区越宽，枝晶越发达，阻力越大，合金液停止流动越早，流动性就越差。
通常，在Fe-C合金中，铸铁比铸钢流动性好，灰铸铁比球墨铸铁流动性好；在铸造铝合金中，Al-Si合金的流动性好；在铸造铜合金中，黄铜比锡青铜的流动性好，就是这个道理。
2）结晶潜热结晶潜热是决定纯金属和共晶成分合金流动性的一个重要因素。
合金液凝固时释放的潜热越多，则保持液态的时间越长，流动性就越好。
因此过热度相同的合金液，铝的流动性最好，其次是Zn、Sb、Cd、Sn等，Pb的流动性最差。
对于结晶温度范围宽的合金，结晶潜热对流动性的影响不明显，但对于初生晶为非金属相，并且合金在液相线温度以下液固两相态时，在不大的压力下流动时，非金属相的结晶潜热可能是一个重要影响因素。
例如，在相同过热度下的Al-Si合金的流动性在共晶成分处并非最大值，而在过共晶区里出现一段继续增加的现象，就是因为过共晶铝硅合金的初生相为Si相，且其结晶潜热大。
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实验一 金属液的充型能力及流动性测定实验
一、实验目的
1、 了解合金的化学成分和浇注温度对金属液充型能力和流动性的影响。
2、 熟悉采用螺旋型试样测定铸造金属液的流动性和评定其充型能力的方法。
3、 具备设计和实施常用金属材料充型比较的能力，并能够对实验结果进行分析。
二、实验的主要内容
利用电阻坩埚炉熔化合金；使用螺旋形试样的模样造型；完成浇注；冷凝后得到试样。
通过测量试样长度来判断合金在不同条件下的流动性和充型能力。
三、实验设备和工具
电阻坩埚炉（5KW ）、螺旋形试样模样（见图1
）、热电偶测温仪、型砂、砂箱、造型工具、浇注工具等。
四、实验原理
充型能力是金属液充满铸型型腔、获得轮廓
清晰、形状准确的铸件的能力。
充型能力主要取
决于液态金属的流动性，同时又受相关工艺因素
的影响。
金属液的流动性是金属液本身的流动能力，
用在规定铸造工艺条件下流动性试样的长度来
衡量。
流动性与金属的成分、杂质含量及物理性
能等有关。
影响金属液充型能力的工艺因素主要有浇
注温度、充型压力等。
提高浇注温度或充型压力，
均有利于提高充型能力。
五、实验方法和步骤 1．合金的熔化、保温
方案一：将某一成分的铝硅合金在坩埚炉中，加热熔化并过热到一定的温度保温。
方案二：将同一成分的铝硅合金（适量）分别置于两个坩埚炉中，加热熔化并过热到不同的温度保温。
2．造型
方案一：采用同一个螺旋形试样的模样分别制作两个直浇道高度不同的砂型。
方案二：采用同一个螺旋形试样的模样分别制作两个直浇道高度相同的砂型。
3．浇注
方案一：将熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度不同的砂型中。
方案二：将两个坩埚炉中加热熔化并保温的铝硅合金液分别浇注到两个直浇道高度相同 的砂型中。
4．开型、落砂 待试样凝固后即可开型并落砂。
图1 螺旋形试样
5．测定流动性分别测出不同试样螺旋形部分的长度。
（凸点间距L0=50mm，设凸点数为n，不足L0的长度A0估出，L=L0×n+A0）
6．填写实验记录，并整理好工具、模样、砂箱，清扫造型场地。
六、实验报告主要内容及要求
1
2
1）分析浇注温度对合金流动性及充型能力的影响。
2）分析充型压力（直浇道高度）及铸型导热能力对充型能力的影响。
3）分析浇注时如何提高金属液的充型能力。
3．思考题
1）合金流动性和充型能力有何区别？
2）铁碳合金的流动性和铁碳平衡图之间有何关系？
3）可采用哪些措施提高合金的充型能力？
4）设计灰铸铁、铸钢的充型能力的实验方案，并对实验结果进行分析。
七、实验注意事项
1．舂砂时不得将手放在砂型上，以免砸伤。
2．清除型内散砂时，不得用嘴吹，以防迷眼。
3．不得用手、脚触摸刚落砂的铸件和浇注系统，以免烫伤。
4．浇注时需对准外浇口，防止金属液飞溅。