在一些化學(xué)親和力較強(qiáng)的元素的原子之間還可能形成不穩(wěn)定的 (臨時的)或穩(wěn)定
的化合物。這些化合物可能以固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)出現(xiàn),有一部分在液態(tài)金屬的保持過程中上
浮或下沉,而有相當(dāng)一部分則懸浮于液態(tài)金屬中,成為夾雜物 (多數(shù)為非金屬夾雜物)。
總之,實(shí)際金屬和合金的液體在微觀上是由成分和結(jié)構(gòu)不同的游動原子集團(tuán)、空穴和許
多固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)或化合物組成,而且還表現(xiàn)出能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏及濃度起伏等三
種起伏特征。
三、表面張力及其對成型過程的影響
1表面張力的實(shí)質(zhì)
表面張力是表面上存在的一個平行于表面且各向大小相等的張力。表面張力是由于物質(zhì)
在表面上的質(zhì)點(diǎn)受力不均勻而產(chǎn)生的。對于液體和氣體界面上的質(zhì)點(diǎn) (原子或分子),由于
液體的密度大于氣體的密度,故氣相對它的作用力遠(yuǎn)小于液體內(nèi)部對它的作用力,使表面層
質(zhì)點(diǎn)處于不平衡的力場之中。結(jié)果是表面層質(zhì)點(diǎn)受到一個指向液體內(nèi)部的力,使液體表面有
自動縮小的趨勢。
從物理化學(xué)可知,表面自由能是產(chǎn)生新的單位面積表面時系統(tǒng)自由能的增量。設(shè)恒溫、
恒壓下表面自由能的增量為ΔF,表面自由能為σ。
如果因鑄件斷面溫度場較平坦 [圖134(a)],或合金的結(jié)晶溫度范圍很寬 [圖134
(b)],鑄件凝固的某一段時間內(nèi),其凝固區(qū)域在某時刻貫穿整個鑄件斷面時,則在凝固區(qū)
域里既有已結(jié)晶的晶體也有未凝固的液體,這種情況為 “體積凝固方式”,或稱 “糊狀凝固
方式”。
如果合金的結(jié)晶溫度范圍較窄 [圖135(a)],或者鑄件斷面的溫度梯度較大 [圖135
圖135 “中間凝固方式”示意圖
(b)],鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谇?/p>
二者之間時,則屬于 “中間凝固方式”。
凝固區(qū)域的寬度可以根據(jù)凝固動態(tài)曲
線上的 “液相邊界”與 “固相邊界”之間
的縱向距離直接判斷。因此,這個距離的
大小是劃分凝固方式的一個準(zhǔn)則。如果兩
條曲線重合在一起———恒溫下結(jié)晶的金屬,
或者其間距很小,則趨向于逐層凝固方式。