三、表面張力及其對成型過程的影響

１表面張力的實質(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。

可以看出，鑄件的溫度場隨時間而變化，為不穩(wěn)定溫度場。鑄件斷面上的溫度場

也稱溫度分布曲線。如果鑄件均勻壁兩側(cè)的冷卻條件相同，則任何時刻的溫度分布曲線

對鑄件壁厚的軸線是對稱的。溫度場的變化速率，即為表征鑄件冷卻強(qiáng)度的溫度梯度。

溫度場能更直觀地顯示出凝固過程的情況。

圖１３１所示是鑄件的凝固動態(tài)曲線，也是根據(jù)直接測量的溫度時間曲線繪制的：首先

圖１３１（ａ）上給出合金的液相線和固相線溫度，把二直線與溫度時間曲線相交的各點(diǎn)分

標(biāo)注在圖１３１（ｂ）（ｘ／Ｒ，τ）坐標(biāo)系上，再將各點(diǎn)連接起來，即得凝固動態(tài)曲線?？v坐標(biāo)

子ｘ是鑄件表面向中心方向的距離，分母Ｒ是鑄件壁厚之半或圓柱體和球體的半徑。因

固是從鑄件壁兩側(cè)同時向中心進(jìn)行，所以ｘ／Ｒ＝１表示已凝固至鑄件中心。

２影響?zhàn)ざ鹊囊蛩?/p>

（１）溫度　如式（１５）所示，液體的黏度在溫度不太高時，式中的指數(shù)項比乘數(shù)項的影響

，即溫度升高，η值下降。在溫度很高時，指數(shù)項趨近于１，乘數(shù)項將起主要作用，即溫度

高，η值增大，但這已是接近氣態(tài)的情況。圖１８為常用金屬動力黏度與溫度的關(guān)系。

（２）熔點(diǎn)　黏度反映原子間結(jié)合力的強(qiáng)弱，與熔點(diǎn)有共同性。因此，合金成分的改變也

定著黏度的大小，圖１９即為 ＭｇＳｎ系合金的相圖與

度的關(guān)系?？梢姡y熔化合物的黏度較高，而熔點(diǎn)低

共晶成分合金其黏度低。