３厚壁金屬型中的凝固

當(dāng)金屬型的涂料層很薄時，厚壁金屬型中凝固金屬和鑄型的熱阻都不可忽略，因而

都存在明顯的溫度梯度。由于此時金屬鑄型界面的熱阻相對很小，可忽略不計，則鑄

型內(nèi)表面和鑄件表面溫度相同?？梢哉J(rèn)為，厚壁金屬型中的凝固傳熱為兩個相連接的

半無限大物體的傳熱，整個系統(tǒng)的傳熱過程取決于鑄件和鑄型的熱物理性質(zhì)，其溫度

分布如圖１２７所示。

４水冷金屬型中的凝固

在水冷金屬型中，是通過控制冷卻水溫度和流量使鑄型溫度保持近似恒定 （ｔ２Ｆ＝ｔ２０），

在不考慮金屬鑄型界面熱阻的情況下，凝固金屬表面溫度等于鑄型溫度 （ｔ１Ｆ＝ｔ２０）。在這

種情況下，凝固傳熱的主要熱阻是凝固金屬的熱阻，鑄件中有較大的溫度梯度。系統(tǒng)的溫度

分布如圖１２８所示。

④ 實(shí)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(tuán)和原子集團(tuán)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(tuán)時聚時

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

實(shí)際上，純金屬是不存在的。實(shí)際金屬中，即使非常純的實(shí)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(dāng)于１０１５個數(shù)量級。

這種現(xiàn)象稱為 “結(jié)構(gòu)起伏”。在一定的溫度下，雖然存在 “能量起伏”和

“結(jié)構(gòu)起伏”現(xiàn)象，但對于特定液態(tài)金屬，其處于有序狀態(tài)的原子集團(tuán)具有一定的統(tǒng)計平均

尺寸；并且其平均尺寸大小隨溫度的升高而減小。

③ 液態(tài)結(jié)構(gòu)及離子間相互作用的理論描述　在液態(tài)結(jié)構(gòu)定量計算上，也提出了許多理

圖１６　液態(tài)結(jié)構(gòu)及粒子間相互作用

論模型及方程 （圖１６）。通過建立偶分布函數(shù)

ｇ（ｒ）與偶勢ｕ（ｒ）（即 “原子對”間的相互作用

勢能與原子空間距離ｒ的函數(shù)關(guān)系）的方程，或

在已知偶勢ｕ（ｒ）的條件下，計算出某一液體的

偶分布函數(shù)ｇ（ｒ）。