三、表面張力及其對(duì)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(gè)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(duì)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(duì)它的作用力遠(yuǎn)小于液體內(nèi)部對(duì)它的作用力，使表面層

質(zhì)點(diǎn)處于不平衡的力場(chǎng)之中。結(jié)果是表面層質(zhì)點(diǎn)受到一個(gè)指向液體內(nèi)部的力，使液體表面有

自動(dòng)縮小的趨勢(shì)。

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(shí)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。

２流動(dòng)性的測(cè)定

由于影響液態(tài)金屬充型能力的因素很多 （后述），在工程應(yīng)用及研究中，不能籠統(tǒng)地對(duì)

各種合金在不同的鑄造條件下的充型能力進(jìn)行比較。通常用相同實(shí)驗(yàn)條件下所測(cè)得的合金流

動(dòng)性表示合金的充型能力。因此，可以認(rèn)為合金的流動(dòng)性是在確定條件下的充型能力。液態(tài)

金屬的流動(dòng)性是用澆注 “流動(dòng)性試樣”的方法衡量的。在實(shí)際中，是將試樣的結(jié)構(gòu)和鑄型性

質(zhì)固定不變，在相同的澆注條件下，例如在液相線以上相同的過熱度或在同一的澆注溫度

下，澆注各種合金的流動(dòng)性試樣，以試樣的長(zhǎng)度或以試樣某處的厚薄程度表示該合金的流動(dòng)

性。對(duì)于同一種合金，也可以用流動(dòng)性試樣研究各鑄造因素對(duì)其充型能力的影響。

鑄件凝固過程中，許多物理參數(shù)都是與溫度密切相關(guān)的。因此，研究金屬液態(tài)成型過程

的凝固現(xiàn)象最主要的就是解決不同時(shí)刻，鑄型和鑄件中溫度場(chǎng)的變化。根據(jù)鑄件溫度場(chǎng)，

能預(yù)計(jì)其凝固過程中斷面上各時(shí)刻的凝固區(qū)域大小及變化，凝固速度，凝固時(shí)間，縮松和

孔的傾向等參數(shù)，為正確設(shè)計(jì)工藝結(jié)構(gòu)及參數(shù)提供科學(xué)的依據(jù)，從而改善鑄件組織及提高

性能。

研究鑄件溫度場(chǎng)的方法有：實(shí)測(cè)法、數(shù)學(xué)解析法和數(shù)值模擬法等。數(shù)學(xué)解析方法是利用

用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱，主要目的是利用傳熱學(xué)的理論。