一、液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)

人們對液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的認識滯后于固體金屬，這是因為它是以液體這樣一個無序體系作

為研究對象。近年來，利用Ｘ射線、電子和中子衍射及同步輻射技術(shù)得到液態(tài)金屬及合金

直接的結(jié)構(gòu)信息，促進了液體金屬物理研究的不斷深入。通過兩種方法可以研究金屬的液態(tài)

結(jié)構(gòu)。一種是間接方法，即通過固→液態(tài)、固→氣態(tài)轉(zhuǎn)變后一些物理性質(zhì)的變化判斷液態(tài)的

原子結(jié)合狀況，另一種是較為直接的方法，即通過液態(tài)金屬的Ｘ射線或中子線的結(jié)構(gòu)分析

研究液態(tài)的原子排列情況。在了解液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)之前，有必要對金屬晶體的原子結(jié)合、加

熱膨脹及熔化過程加以闡述。

３表面張力引起的附加壓力

假設液體中有一半徑為ｒ的球形氣泡，

由于液體表面張力造成了指向內(nèi)部的力ｐ

（圖１１３）。若將球的體積增大ΔＶ，則必須

克服阻力ｐ而對它做功：ΔＷ＝ｐΔＶ。而

這一所做之功變?yōu)楸砻娣e增大后的表面自

由能增量：ΔＦ＝σΔＳ（ΔＳ為球體增大之表面積）

則ｒ１＝ｒ２＝ｒ。附加壓力ｐ也稱拉普拉斯壓力。

如液面凸起 （不潤濕），附加壓力為正值，液面下凹 （潤濕），附加壓力為負值，如圖

４所示。造型材料一般不被液態(tài)金屬潤濕，即θ＞９０°（θ為潤濕角）。故液態(tài)金屬在鑄型

道內(nèi)的表面是凸起的，如圖１１５所示，此時產(chǎn)生指向內(nèi)部的附加壓力。

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)點受力不均勻而產(chǎn)生的。對于液體和氣體界面上的質(zhì)點 （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小于液體內(nèi)部對它的作用力，使表面層

質(zhì)點處于不平衡的力場之中。結(jié)果是表面層質(zhì)點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。設恒溫、

恒壓下表面自由能的增量為ΔＦ，表面自由能為σ。