液态金属在特殊条件下的凝固及成形

作业第一章液态金属的结构与性质1、如何理解实际液态金属结构及其三种“起伏”特征？理想纯金属液态结构能量起伏和结构起伏；实际纯金属液态结构存在大量多种分布不均匀、存在方式（溶质或化合物）不同的杂质原子；金属（二元合金）液态结构存在第二组元时，表现为能量起伏、结构起伏和浓度起伏；实际金属（多元合金）液态结构相当复杂，存在着大量时聚时散，此起彼伏的原子团簇、空穴等，同时也含有各种固态、气态杂质或化合物，表现为三种起伏特征交替；能量起伏指液态金属中处于热运动的原子能量有高有低，同一原子的能量也会随时间而不停变化，出现时高时低的现象。

结构起伏指液态金属中大量不停“游动”着的原子团簇不断分化组合，由于“能量起伏”，一部分金属原子（离子）从某个团簇中分化出去，同时又会有另一些原子组合到该团簇中，这样此起彼伏，不断发生着的涨落过程，似乎团簇本身在“游动”一样，团簇的尺寸及内部原子数量都随时间和空间发生着改变的现象。

浓度起伏指在多组元液态金属中，由于同种元素及不同元素之间的原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现为游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化的现象2、根据图1-8及式（1-7）说明动力学粘度的物理意义和影响粘度的因素，并讨论粘度在材料成形中的意义动力学粘度的物理意义：表示作用于液体表面的外加切应力大小与垂直于该平面方向上的速度梯度的比例系数。

是液体内摩擦阻力大小的表征影响粘度的因素：1）液体的原子之间结合力越大，则内摩擦阻力越大，粘度也就越高；2）粘度随原子间距δ增大而降低，与δ3成反比；3）η与温度T 的关系总的趋势随温度T 而下降。

（实际金属液的原子间距δ也非定值，温度升高，原子热振动加剧，原子间距随之而增大，因此η会随之下降。

）4）合金组元（或微量元素）对合金液粘度的影响，如果混合热H m为负值，合金元素的增加会使合金液的粘度上升（H m 为负值表明异类原子间结合力大于同类原子，因此摩擦阻力及粘度随之提高）如果溶质与溶剂在固态形成金属间化合物，则合金液的粘度将会明显高于纯溶剂金属液的粘度，这归因于合金液中存在异类原子间较强的化学结合键。

第9章液态金属在特殊条件下的凝固及成形2概述液态金属在特殊条件下的凝固及成形是一个研究领域，它涉及到利用高温和高压条件下的金属熔体材料的特殊性质，使其在固态下表现出优异的性能和形状。

这一领域的研究对于开发制造新型材料和提高材料性能具有重要意义。

本文将从液态金属的特点、凝固过程和成形方法等方面进行概述，以探讨液态金属在特殊条件下的凝固及成形的相关研究进展。

首先，我们来看一下液态金属的一些基本特点。

不同于传统固态材料，液态金属具有较低的黏度和较高的导热性能，这使得它们在高温下容易流动和传热。

此外，液态金属在固态下具有良好的电导率和机械性能，这使得它们在成形过程中能够保持较高的导电和机械稳定性。

液态金属在凝固过程中的特殊性质使其表现出与传统凝固方法不同的行为。

一种常用的凝固方法是在导热性好的介质中进行凝固，通常称为渗透凝固。

在渗透凝固过程中，液态金属从外部环境中吸热，逐渐凝固形成固态材料。

由于液态金属的高导热性能，其熔体可以迅速充满整个渗透体，从而实现较快的凝固。

此外，由于液态金属的高流动性，其凝固时常常表现出多晶固态材料中的晶界移动、晶粒合并和细化等现象。

除了渗透凝固外，还有一些其他的凝固方法可以应用于液态金属。

例如，快速凝固是一种将液态金属迅速冷却成固态的方法，通常通过液态金属熔滴在冷却介质中的快速凝固来实现。

由于凝固速度非常快，液态金属无法形成固态结构，因此快速凝固一般会产生非晶态或亚晶态材料，这些材料具有较好的力学性能。

此外，还有一些其他的凝固方法，如微重力凝固和高压凝固等，可以通过控制不同的条件来调控凝固过程中的微观结构和性能。

液态金属在凝固后可以通过不同的成形方法来加工成所需的形状和尺寸。

一种常用的成形方法是利用热压成形，即将固态的金属材料加热到一定温度，然后施加压力使其塑性变形并保持固态结构。

另一种方法是利用粉末冶金成形，即将液态金属凝固成粉末，然后通过压制和烧结等方法来制备复杂形状的金属制品。

液态金属凝固成形的方法
液态金属凝固成形的方法主要是指铸造成形的工艺过程，它是首先制造一个形状、尺寸与所需零件相应的铸型型腔，然后将液态金属充填入型腔，待其冷却凝固后，而获得零件（称为铸件）的方法，今天，山东伊莱特重工有限公司就跟您一起探讨液态金属凝固成形的方法：
凝固成形的方法很多，根据金属液充填进铸型方法是不同可分为重力铸造（液态金属靠自身重力充填型腔），低压铸造、挤压铸造、压力铸造（液态金属在一定的压力下充填型腔）等。

根据形成铸型材料的不同，可分为一次型（如砂型铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造）及永久型（如金属型铸造）。

对于砂型铸造，根据型砂粘结剂的不同，有粘土砂、树脂砂、水玻璃砂等。

根据造型方法不同有手工造型和机械造型。

此外，对于一些特殊的凝固成形件，还可采用连续铸造（等截面长铸件）、离心铸造（四筒形铸件）、实型铸造、熔模铸造等方法。

希望以上信息对您有所帮助。

金属液态成形工艺原理讲稿一、引言金属液态成形工艺是一种重要的金属加工方法，它利用金属在液态状态下的可塑性，通过施加外力，将金属材料压制成所需形状的工艺过程。

金属液态成形工艺广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造等众多领域，具有高效、精确、灵活的特点。

本文将介绍金属液态成形工艺的原理和应用。

二、金属液态成形工艺的原理金属液态成形工艺主要依靠金属在液态状态下的可塑性来实现材料的变形。

在液态状态下，金属具有较高的流动性和可塑性，可以通过施加外力使金属流动，从而制造出复杂形状的金属构件。

金属液态成形工艺的主要原理包括以下几点： 1. 温度控制：金属液态成形工艺需要将金属升温到液态状态，通常通过加热设备控制金属的温度。

2. 施加外力：在金属材料处于液态状态时，需要施加适当的外力，如压力、压力冲击等，以实现对金属的形状变化和压制成型。

3. 液态流动：金属在液态状态下具有较高的流动性，可以通过控制液态金属的流动轨迹和速度，实现对金属的精确塑性变形。

4. 液态金属的熔化和凝固特性：金属在液态和固态之间的相变过程对金属液态成形工艺具有重要影响。

不同金属具有不同的熔化温度和凝固温度，需要根据具体金属材料选择合适的工艺参数。

三、金属液态成形工艺的应用金属液态成形工艺在许多领域都有广泛的应用，具有以下几个优点： 1. 高效生产：金属液态成形工艺可以实现多工位、多工序的同时进行，提高了生产效率。

2. 精确成形：金属液态成形工艺可以制造出复杂形状的金属构件，加工精度高，尺寸和形状可控性强。

3. 节约材料：金属液态成形工艺可以使金属材料得到较好的填充，减少了材料的浪费。

4. 节约能源：金属液态成形工艺可以在短时间内实现金属材料的加热和冷却，节约了能源消耗。

金属液态成形工艺在以下领域有广泛的应用： 1. 航空航天：金属液态成形工艺可以制造出高强度和轻质的航空航天零部件，提高了飞行器的性能和燃油效率。

2. 汽车制造：金属液态成形工艺可以制造出汽车发动机缸体、曲轴等零部件，提高了汽车的动力性能和燃油效率。

液态金属材料液态金属材料是一种特殊的金属材料，与普通固态金属不同，液态金属材料具有一些独特的性质和应用领域。

本文将介绍液态金属材料的定义、性质和应用。

液态金属材料，又称为非晶态金属材料或壳牌金属材料，是指具有非晶态结构的金属材料。

与普通的固态金属材料不同，液态金属材料没有具体的晶格结构，而是具有无序、非晶态的凝固结构。

这种结构使得液态金属材料具有一些特殊的性质。

首先，液态金属材料具有高的熔点和宽的凝固温度范围。

由于其非晶态结构，液态金属材料不像晶体金属那样具有明确的熔点，而是在相当宽的温度范围内逐渐凝固。

这种性质使得液态金属材料可以在广泛的温度和压力条件下应用，具有较好的稳定性和可操作性。

其次，液态金属材料具有优异的物理性能。

液态金属材料的物理性能往往优于晶态金属材料。

例如，液态金属材料具有较高的硬度、强度和韧性，能够承受较高的载荷和应力，具有较好的耐腐蚀性和耐磨损性。

这些特点使得液态金属材料在航空航天、汽车工业、电子技术等领域具有广泛的应用前景。

此外，液态金属材料还具有较好的加工性能。

由于其非晶态结构，液态金属材料可以通过多种方式进行成型和加工，如注射成型、冷喷涂、电磁成形等。

这种加工方式使得液态金属材料可以制备出复杂的形状和结构，具有较高的制备效率和经济性。

液态金属材料在实际应用中有着广泛的应用前景。

首先，液态金属材料可以用于制造高性能工具和装备。

其优异的物理性能和加工性能使得液态金属材料可以制造高硬度、高强度、高耐磨损的工具和装备，如切削工具、磨料轮等，提高了工作效率和使用寿命。

其次，液态金属材料可以用于制造新型的电子器件。

液态金属材料具有良好的导电性和电磁性能，可以制造出高导电率、高磁导率的电子器件，如柔性电路、电磁防护材料等，扩大了电子技术的应用范围。

最后，液态金属材料还可以用于制造高性能航天器和汽车零部件。

液态金属材料具有较高的强度和良好的耐腐蚀性，能够抵御极端的温度和压力条件，使得其可以应用于航天器和汽车零部件的制造，提高了航天器和汽车的安全性和性能。

工程材料液态成型原理工程材料液态成型（Liquid State Forming）是一种现代加工技术，用于制造有机、无机、金属材料。

它是由液态材料在热条件下凝固成形的一种方法。

液态成型是一种高质量、高效率的加工方法，能够制造高精度、高质量的结构部件，具有广泛的应用前景。

液态成型已经成为了现代工程加工技术的一个重要分支，包括压力铸造、真空浸渍成型、低压浸渍成型、熔蜡精密浇铸、热等静压、往复挤压、高压铸造等。

液态成型原理1. 压力铸造压力铸造是液态成型的最常见形式。

其原理是将液态铝等金属注入铸造模具，以高压或低温凝固，最终形成所需形状的零件。

压力铸造可分为铸模压铸和压机压铸两种。

在铸模压铸中，液态金属被注入封闭铝模中，并在高压下流动。

当铸造模具冷却后释放压力，铝合金零件便可被移除。

而在压机压铸中，液态金属通过压力机压缩，以形成所需形状。

2. 真空浸渍成型真空浸渍成型原理是在真空状态下，将预先制作好的聚合物或金属部件浸泡在低粘度液体中，让它充分渗透被浸部件中的空气，并在部件中形成空气孔。

然后将液态金属注入到部件内，使缺陷被填充，完成零件整形。

3. 低压浸渍成型低压浸渍成型原理是通过设定合适的压力和温度，将合成树脂或组合材料浸渍在含有固体颗粒的介质中，以形成所需零件。

浸渍后，材料被取出并放置在固定模具中，在热的条件下进行脱模。

4. 熔蜡精密浇铸熔蜡精密浇铸是通过将精密铸造模具准备好，根据所需形状制作铸造芯，然后将蜡熔化注入模具中。

经冷却后，蜡壳就形成了模具。

蜡壳填入砂中，在浇注时烘烤蜡浇口使之熔化并渗入砂的内部，从而形成所需的金属零件。

这种方法的优点是制造精度高、表面光洁度好，但成本较高。

5. 热等静压热等静压是在塑料条件下使用高压和高温，将金属坯体制成成型零件。

在加工过程中，利用高温条件使金属母材软化，再通过高压使其形成零件的形状。

这种方法的优点是可以制造出形状复杂的零件，并且可以增强零件内部的晶体结构和强度。

第一章：液态金属的结构与性质1雷诺数Re：当Re>2300时为紊流，Re<2300时为层流。

Re=Du/v=Duρ/η，D为直径，u 为流动速度，v为运动粘度=动力粘度η/密度ρ。

层流比紊流消耗能量大。

2表面张力：表面张力是表面上平行于切线方向且各方向大小相同等的张力。

润湿角：接触角为锐角时为润湿，钝角时为不润湿。

3压力差：当表面具有一定的曲度时，表面张力将使表面的两侧产生压力差，该压力差值的大小与曲率半径成反比，曲率半径越小，表面张力的作用越显著。

4充型能力：充型过程中，液态金属充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充型能力。

5长程无序、近程有序：液体的原子分布相对于周期有序的晶态固体是不规则的，液体结构宏观上不具备平移、对称性，表现出长程无序特征；而相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停游荡着的局域有序的原子集团，液体结构表现出局域范围内的近程有序。

拓扑短程序：Sn Ge Ga Si等固态具有共价键的单组元液体，原子间的共价键并未完全消失，存在着与固体结构中对应的四面体局域拓扑有序结构。

化学短程序：Li-Pb Cs-Au Mg-Bi Mg-Zn Mg-Sn Cu-Ti Cu-Sn Al-Mg Al-Fe等固态具有金属间化合物的二元熔体中均有化学短程序的存在。

6实际液态金属结构：实际金属和合金的液体由大量时聚时散、此起彼伏游动着的原子团簇空穴所组成，同时也含有各种固态液态和气态杂质或化合物，而且还表现出能量结构及浓度三种起伏特征，其结构相对复杂。

能量起伏：液态金属中处于热运动的原子的能量有高有低，同一原子的能量也在随时间不停的变化，时高时低，这种现象成为能量起伏。

结构起伏：由于能量起伏，液体中大量不停游动的局域有序原子团簇时聚时散，此起彼伏而存在结构起伏。

浓度起伏：游动原子团簇之间存在着成分差异，而且这种局域成分的不均匀性随原子热运动在不时发生着变化，这一现象成为浓度起伏。