④ 實際液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)　以上描述的是理想純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu)，其中只存在游動原子

團和原子集團間的空穴，液態(tài)中的原子存在著很大 “能量起伏”，游動的原子集團時聚時

，此起彼伏而存在 “結(jié)構(gòu)起伏”。實際液體金屬的結(jié)構(gòu)要比純金屬復(fù)雜得多。

實際上，純金屬是不存在的。實際金屬中，即使非常純的實際金屬中總存在著大量雜質(zhì)

子。例如，純度為９９９９９９９９％的純鐵，即雜質(zhì)量為１０－８，每摩爾體積 （７１ｃｍ３）中總

原子數(shù)為６０２３×１０２３，則每１ｃｍ３ 鐵液中所含雜質(zhì)原子數(shù)約相當于１０１５個數(shù)量級。

程傳熱特征的各物理量之間的方程式，即鑄件和鑄型的溫度場數(shù)學(xué)模型并加以求解。目前數(shù)

值模擬方法日臻完善，應(yīng)用范圍也在進一步拓寬。在實現(xiàn)溫度場模擬的同時，還能對工藝參

數(shù)進行優(yōu)化、宏觀及微觀組織的模擬等。但從三者的聯(lián)系上看，數(shù)學(xué)解析法得到的基本公式

是進行數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，而實驗測定溫度場對具體的實際凝固問題有不可替代的作用，也是

驗證理論計算的必要途徑。

一、數(shù)學(xué)解析法

應(yīng)該指出，鑄件在鑄型中的凝固和冷卻過程是非常復(fù)雜的。這是因為，它首先是一個不

穩(wěn)定的傳熱過程，鑄件上各點的溫度隨時間而下降，而鑄型溫度則隨時間上升；其次，鑄件

的形狀各種各樣，其中大多數(shù)為三維的傳熱問題；

表明液體的原子間距接近固體，在熔點附近其系統(tǒng)的混亂度只是稍大于

固體而遠小于氣體的混亂度。表１２為一些金屬的熔化潛熱和汽化潛熱。如果說汽化潛熱

（固→氣）是使原子間的結(jié)合鍵全部破壞所需的能量，則熔化潛熱只有汽化潛熱的３％～７％，

即固→液時，原子的結(jié)合鍵只破壞了百分之幾。因此，可以認為液態(tài)和固態(tài)的結(jié)構(gòu)是相似

的，金屬的熔化并不是原子間結(jié)合鍵的全部破壞，液體金屬內(nèi)原子仍然具有一定的規(guī)律性，

特別是在金屬過熱度不太高 （一般高于熔點１００～３００℃）的條件下更是如此。需要指出的

是，在接近汽化點時，液體與氣體的結(jié)構(gòu)往往難以分辨，說明此時液體的結(jié)構(gòu)更接近于

氣體。