金属的流动
第二讲液态金属的流动与传热
5）表面张力 造型材料一般不被液态金属润湿，即润湿角θ＞900。故液态
金属在铸型细薄部分的液面是凸起的，而由表面张力产生一个 指向液体内部的附加压力，阻碍对该部分的充填。所以，表面 张力对薄壁铸件、铸件的细薄部分和棱角的成形有影响。型腔 越细薄，棱角的曲率半径超小，表面张力的影响则越大。为克 服附加压力用阻碍，必须在正常的充型压力上增加一个附加压 头。
式中,
v为在静压头H作用下液态金属在型腔 中的平均流速；
t为液态金属自进入型腔到停止流动的 时间。
充型过程的物理模型
7
由流体力学原理可知 :
v 2gH
式中，H为液态金属的静压头；为流速系数。
关于流动时间的计算，液态金属不同的停止流动机理则有不 同的计算方法。
对于纯金属或共晶成分合金，凝固方式呈逐层凝固时，其停 止流动是由于液流末端之前的某处从型壁向中心生长的晶粒相 接触，通道被堵塞的结果。因此，对于这类液态金属的停止流 动时间t，可以近似地认为是试样从表面至中心的凝固时间，可 根据热平衡方程求出（凝固时间的计算）。
17
A1-Si合金的流动性，在共晶成分处并非最大值，而在过共 晶区里继续增加，是因为初生硅相块状晶体,有较小的机械强度， 不形成坚强的网络，结晶潜热得以发挥。硅相的结晶潜热比 α 相大三倍。
18
3）金属的比热、密度和导热系数
比热和密度较大的合金，因其本身含有较多的热量，流动性 好。导热系数小的合金，热量散失慢，保持流动的时间长；导 热系数小，在凝固期间液固并存的两相区小，流动阻力小，故 流动性好。
合金的结晶温度范围越宽，枝晶就 越发达，液流前端析出少量固相， 即在较短的时间，液态金属便停止 流动。在液态金属的前端析出 15~20%的固相量时，流动就停止。
金属的流动应力
金属的流动应力：深入解析与应用探索金属，作为人类历史上使用最为广泛的材料之一，其力学性质一直是研究者们关注的焦点。
其中，流动应力是描述金属在塑性变形过程中力学行为的关键参数。
本文将深入探讨金属流动应力的概念、影响因素、实验测定方法以及在实际工程中的应用，旨在为读者提供一个全面而深入的理解。
一、流动应力的概念与意义流动应力，顾名思义，是指金属在塑性流动或变形时所表现出的内应力。
当金属受到外力作用，超过其弹性极限后，就会发生塑性变形。
在这个过程中，金属内部的晶粒会重新排列，形成新的晶体结构，以适应外力的变化。
流动应力就是描述这种塑性变形过程中金属内部应力状态的物理量。
流动应力的大小不仅取决于金属的种类和成分，还受到变形温度、变形速率以及变形程度等多种因素的影响。
因此，通过研究流动应力，我们可以深入了解金属的塑性变形行为，为金属的加工和成型提供理论依据。
二、影响流动应力的因素1. 金属的晶体结构：不同的金属具有不同的晶体结构，如面心立方、体心立方等。
这些不同的晶体结构决定了金属在塑性变形过程中的力学行为，从而影响流动应力的大小。
2. 变形温度：随着温度的升高，金属的原子间距增大，晶格振动加剧，使得塑性变形更加容易进行。
因此，流动应力通常会随着温度的升高而降低。
3. 变形速率：变形速率越快，金属内部的应力积累越迅速，导致流动应力增大。
但是，当变形速率达到一定程度后，由于金属内部的热效应和应变硬化等因素的影响，流动应力可能会呈现出先增大后减小的趋势。
4. 变形程度：随着变形程度的增加，金属内部的位错密度增大，晶粒细化，导致流动应力增大。
但是，当变形程度过大时，金属可能会发生断裂或破坏。
三、实验测定方法为了准确测定金属的流动应力，研究者们开发了多种实验方法。
其中，拉伸试验和压缩试验是最常用的两种方法。
在这两种试验中，通过对金属试样施加逐渐增大的外力，使其发生塑性变形，并记录下变形过程中的应力和应变数据。
通过对这些数据的分析和处理，可以得到金属的流动应力曲线。
液态金属在电磁场作用下的流动特性及其应用研究
液态金属在电磁场作用下的流动特性及其应用研究随着科技的不断进步，液态金属作为一种独特的材料，在各个领域中得到了广泛的应用。
而液态金属在电磁场作用下的流动特性更是该材料研究的重要方面。
本文将对液态金属在电磁场作用下的流动特性及其应用进行深入探讨。
一、液态金属在电磁场作用下的流动特性1. 磁性引导流动液态金属在电磁场的作用下呈现出磁性引导流动的特点。
电磁场通过对液态金属施加磁场力，使其发生流动。
这种磁场力可以使得液态金属在特定的方向上流动，从而实现对液态金属的精确操控。
2. 磁致湍流在外加磁场的作用下，液态金属的流动表现出湍流现象。
这是因为液态金属在磁场的作用下会出现流动层的不稳定性，从而形成湍流现象。
磁致湍流的特点使得液态金属的流动更加复杂，需要进一步的研究和探索。
3. 磁滞现象液态金属在电磁场作用下流动时，会出现磁滞现象。
这是指液态金属对于外加磁场的响应有延迟的现象。
磁滞现象的存在使得液态金属的流动受到了限制，需要对其进行更精确的控制和调节。
二、液态金属在电磁场作用下的应用研究1. 电磁泵液态金属在电磁场作用下具有良好的流动性能，因此可以用于电磁泵的设计。
电磁泵可以利用液态金属在磁场作用下的流动特性来实现对液体的输送和循环。
这种泵具有体积小、运行稳定等优点，广泛应用于航天、能源等领域。
2. 电磁阀液态金属在电磁场作用下的流动特性也可以应用于电磁阀的设计。
电磁阀是一种利用电磁场控制液态金属流动的装置，可以实现对液流的开关、切换等功能。
电磁阀在自动化控制系统中有着广泛的应用。
3. 电磁搅拌器液态金属在电磁场作用下流动的特性使得其成为一种理想的搅拌介质。
电磁搅拌器利用电磁场对液态金属的作用，实现对液态金属的搅拌和混合。
这种搅拌器具有搅拌效果好、能量损耗小等特点，被广泛应用于化工、冶金等行业。
4. 电磁传感器液态金属在电磁场作用下的流动特性对于电磁传感器的应用研究也具有重要意义。
电磁传感器是一种利用液态金属对外加磁场的响应来实现信号检测的装置，可应用于磁场测量、流量检测等领域。
轧制原理-第三章变形区金属的流动课件
加强轧制过程的智能化和自动化
研究智能化和自动化技术在轧制过程中的应用， 以提高生产效率和产品质量。
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优化轧制工艺参数的方法
1 2 3
实验优化法
通过实验测试不同的轧制工艺参数组合，找到最 优的参数组合，以达到最佳的金属流动效果和产 品质量。
数值模拟法
利用数值模拟软件对轧制过程进行模拟，预测不 同参数下的金属流动和产品质量，指导实际生产 中的参数优化。
人工智能法
利用人工智能算法对大量历史数据进行分析和学 习，找到最优的工艺参数组合，实现快速优化。
厚向应变
金属在厚度方向上的长度变化。
轧制过程中的应力-应变关系
真实应力-应变曲线
描述了金属在轧制过程中的应力与应变之间的关系，是材料力学 性能的重要指标。
加工硬化
随着应变的增加，金属的屈服强度增加的现象，影响金属的进一步 变形。
流动应力曲线
描述金属在轧制过程中的应力与应变行为，对于确定轧制工艺参数 和优化产品质量具有重要意义。
轧制力对变形区金属流动的影响
力增大，金属流动阻力增大
随着轧制力的增大，变形区内金属所受的应力增加，流动阻力增大，导致金属流动速度减缓。
流动不均匀性改善
轧制力的增大有助于改善变形区内金属流动的不均匀性。这是因为较大的轧制力可以减小因应变速率差异引起的 流动不均匀性问题。
05
实际生产中的变形区金 属流动控制
轧制原理-第三章变形 区金属的流动课件
目 录
• 引言 • 变形区金属流动的规律 • 轧制过程中的应力与应变 • 轧制工艺参数对变形区金属流动的影响 • 实际生产中的变形区金属流动控制 • 结论与展望
6 金属塑性变形与流动问题
附加应力定律：任何塑性变形物体内部，在变形过程中均
有自相平衡的附加应力。
6. 2. 2 变形条件对金属塑性的影响
一、变形温度
碳钢的塑性随温度变化图
就大部分金属来言，其总的趋势是：随着温 度的升高，塑性增加，但是这种增加并非简单的 线性上升。
2．变形速度
塑 性
Ⅰ Ⅱ
变形速度，1/秒 图5-18 变形速度对塑性的影响
3．变形程度
冷变形时，变形程度越大，塑性越低；热变 形时，变形程度越大，塑性越高。
变形过程中，物体各质点将 向着阻力最小的方向移动。即 做最少的功，走最短的路。
图3-1 开式模锻的金属流动
图3-2 最小周边法则
拔长效率较低，主 要用于修正尺寸
拔长效率较高
6. 2 影响金属塑性、塑性变形和流动的 因素
6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 6. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 2. 1 2 3 4 5 6 7 8 塑性、塑性指标和塑性图 变形条件对金属塑性的影响 其他因素对塑性的影响 提高金属塑性的途径 摩擦对金属塑性变形和流动的影响 工具形状对金属塑性变形和流动的影响 金属各部分之间关系对塑性变形和流动的影响 金属本身性质不均匀对塑性变形和流动的影响
三、残余应力
定义：引起应力的外因去除后在物体内仍残存的应力。 特点：残余应力是弹性应力，它不超过材料的屈服极限。 分类： （１）第一类残余应力：存在于变形体各大区之间； （２）第二类残余应力：存在于各晶粒之间； （３）第三类残余应力：存在于晶粒内部。 残余应力产生的原因： （１）塑性变形不均匀。残余应力的符号与引起该残余应力 的塑性应变符号相反。 （２）温度不均匀（加热／冷却不均匀）引起的热应力。 （３）相变过程引起的组织应力。
三、影响金属流动的因素
2、工具与铸锭温度的影响
(1) 铸锭横断面上温度不均匀 a. 工具的冷却作用：采用筒温与锭温近似，以减少锭胚横断 面上的温度梯度，从而减低工具冷却作用对流动不均匀的影响， 减少和预防中心缩尾的产生。 b. 材料本身的导热性： 不同合金的导热系数不同； 导热性 好的金属传热系数高，沿锭坯径向上的温度分布与硬度分布较 均匀，故其流动更加均匀。
5. 变形程度的影响
一般要求λ≥10， λ为挤压比 λ≥10，λ大，变形均匀性好 λ<10，λ小，变形均匀性差
四、挤压时的典型流动类型
1.材料挤压时的流动模式，用网格法研究时有四类 S：变形区与死区均很小，只有在反挤压才能获得 A：变形区与死区比S稍大，金属流动均匀, 不产生中心与环形缩尾 在带润滑挤压或者冷挤压时可以得到A型流动 B：如果挤压筒壁和模子上的摩擦较大时，会获得B型流动。变形区 已扩展到整个铸锭体积，但在基本挤压阶段未发生边部材料向中心 流动，缩尾在后部出现。 C：当挤压筒壁和模子上的摩擦很大时，且锭坯内外温差有很明显 时，多半会产生此种流动。几乎不沿筒壁流动，边部流入中部，可 出现多种情况的缩尾。
三、影响金属流动的因素
1. 摩擦的影响
(1) 铸锭与挤压筒间的摩擦作用 f大，死区hs大，流动不均匀，外层向中心流动形成挤压缩尾。 (2) 模具工作带的摩擦控制 工作带的长度不同，各部分金属流动速度也不同。 (3) 挤管材时穿孔针与铸锭间的摩擦的作用 中心受摩擦力和冷却作用，流动速度降低，流动均匀，缩尾短。
4. 工具的结构与形状
(1)Βιβλιοθήκη 挤压模模角α大，均匀性越差。 随着模角增大，死区大小和高 度增大，死区与流动金属间 的摩擦效果增加。
定径带锥角： 出现非接触变形 组合模：中心阻碍作用，金属流动均匀， 缩尾减小。
金属的流动应力
金属的流动应力全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：金属的流动应力是金属在受到外力作用下发生塑性变形的能力。
金属在受到外力作用时，金属内部的晶格结构会发生变化，原子之间的相互作用也会发生改变，从而使金属的形状发生变化。
金属的流动应力是金属在这种外力作用下产生的变形应力，也可以说是金属在塑性变形时所需要的最小外力。
金属的流动应力与金属的类型、温度、应变速率等因素密切相关。
不同类型的金属具有不同的流动应力，一般来说，铝、铜等软金属的流动应力较低，而钢、铁等硬金属的流动应力较高。
温度的变化也会对金属的流动应力产生影响，一般来说，随着温度的升高，金属的流动应力会降低。
应变速率也会影响金属的流动应力，通常来说，应变速率越大，金属的流动应力也会越大。
金属的流动应力对于金属加工具有重要的意义。
在金属加工中，通常需要通过施加外力使金属发生塑性变形，而金属的流动应力则决定了金属在加工过程中所需要的外力大小。
通过控制金属的流动应力，可以有效地提高金属的加工性能，减少加工过程中的能量消耗。
金属的流动应力也与金属的微观结构密切相关。
金属的晶格结构对于金属的流动应力有着重要的影响，一般来说，晶格越完整、晶粒越细的金属其流动应力会越低。
晶格的方向性也会影响金属的流动应力，某些晶格方向的金属具有不同的流动应力。
金属的流动应力还可以通过应变硬化来实现，应变硬化是指通过给金属施加应变，使其晶界移动和原子迁移受到阻碍，从而增加金属的强度和硬度。
应变硬化还可以通过退火、冷加工等方式来消除，从而使金属恢复原来的流动应力。
第二篇示例：金属的流动应力是指金属在受到外力作用时发生塑性变形的能力。
当金属受到作用力时，原子之间的相互作用力会受到破坏，使得金属的晶格结构发生塑性变形，造成金属的形状改变。
金属的流动应力是描述金属在受到力的作用下发生变形的一个重要参数。
金属的流动应力与金属的类型、温度和应变速率等因素有关。
不同金属之间的流动应力具有较大的差异性，一般来说，具有良好塑性的金属其流动应力较小，而硬度较高的金属流动应力较大。
轧制原理--第三章 变形区金属的流动
有接触摩擦条件下变形图示
宽展与变形区形状关系
bB2BL2 ln
l B ln
2
ln1 Bln
2L
b L ln
2
l L2L2 ln
ln L ln
2B
ln B ln ln1 L ln
2L
2B
结论
B<L时可得如下结论：与无接触摩擦存在情况相比较， 有接触摩擦存在时，绝对宽展量和对数宽展系数增大， 绝对延伸量和对数延伸系数减小；当B不变时，对于一
形状使轧件延伸变形减小，宽展增加。
• 随着D增加， B/ Rh 减小，外区的作用减弱，
使宽展增加。
3.3影响宽展的因素
轧件宽度对宽展的影响
当B增加，L>B~L=B，宽展区逐渐增加，宽展增大， L=B~L<B，宽展区变化不大，延伸区增加，宽展减小， 后趋于不变。
最大宽展值时的宽度，大约等于轧件的变形区长度 轧件宽度很大时，横向阻力接近于 σ２近＝于（零σ。1＋σ3）／２，即接近于平面变形状态，宽展趋
3.2宽展及其分类
第三章 金属的变形规律
辊突强迫宽展轧制
3.2宽展及其分类
宽展的组成
第三章 金属的变形规律
宽展沿轧件横断面高度分布
3.2宽展及其分类
第三章 金属的变形规律
3.2宽展及其分类
第三章 金属的变形规律
宽展沿宽度均匀分布的假说
3.2宽展及其分类
第三章 金属的变形规律
变形区分区图示
第三章 金属的变形规律
5. 在粘着区内有一个临界面，在这个面上金属的流动速 度和应力分布均匀，并且等于该处轧辊的水平速度。
沿轧件断面高向上变形的分布
变形区形状系数对变形的影响
金属的流动
第四节 液态金属的研究方法
上大冶金 先进凝固技术中心
2
Shanghai University
司母戊鼎（商朝时期） 高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重875公斤 （中国历史博物馆）
上大冶金 先进凝固技术中心
3
5
引言
Shanghai University
液态金属的充型作为金属液态加工的第一步，不仅影响 着铸坯的外观形状，同时也直接影响着铸坯的内在质量。铸 坯内部的气孔（blow hole/gas porosity）、夹杂(inclusion)和冷 隔(cold shut)等许多缺陷都与充型过程有关。由于液态金属充 型能力与其流动性密切相关，因此，本次课同时介绍流动与 充型这两个密切相关又有区别的问题。
上大冶金先进凝固技术中心wwwcastshueducnshanghaiuniversity上海大学材料科学与工程学院20129上大冶金先进凝固技术中心wwwcastshueducnshanghaiuniversity第一节金属的膨胀及熔化第二节液态金属的结构第三节液态金属的性质第四节液态金属的研究方法上大冶金先进凝固技术中心wwwcastshueducnshanghaiuniversity司母戊鼎商朝时期高133厘米口长110厘米口宽79厘米重875公斤中国历史博物馆上大冶金先进凝固技术中心wwwcastshueducnshanghaiuniversity上大冶金先进凝固技术中心wwwcastshueducnshanghaiuniversity第一节基本概念第二节液态金属停止流动机理第三节影响充型能力的因素第四节充型过程与铸坯质量上大冶金先进凝固技术中心wwwcastshueducnshanghaiuniversity液态金属的充型作为金属液态加工的第一步不仅影响着铸坯的外观形状同时也直接影响着铸坯的内在质量
第三节 金属的铸造性能-流动性
一、流动性流动性是指熔融金属的流动能力。
在实际生产中，为了评定金属的流动性，通常将金属浇注成螺旋形试样，如下图所示。
浇注的试样越长，则其流动性越好。
1、影响流动性的因素(1)化学成分化学成分是影响合金流动性的本质因素。
实践证明，凝固温度范围小的合金流动性较好，凝固温度范围大的合金流动性较差。
在常用的铸造合金中，铸铁的流动性较好，铸钢的流动性较差。
常用合金的流动性见下表。
表14－1常用合金的流动性一、合金的流动性1. 流动性流动性是指熔融金属的流动能力。
合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动性试样”的长度来衡量，将金属液体浇入螺旋形试样铸型中，在相同的浇注条件下，合金的流动性愈好，所浇出的试样愈长。
2. 流动性的影响因素1）合金的种类不同种类的合金，具有不同的螺旋线长度，即具有不同的流动性。
其中灰铸铁的流动性最好，硅黄铜、铝硅合金次之，而铸钢的流动性最差。
2）化学成分和结晶特征纯金属和共晶成分的合金，凝固是由铸件壁表面向中心逐渐推进，凝固后的表面比较光滑，对未凝固液体的流动阻力较小，所以流动性好。
在一定凝固温度范围内结晶的亚共晶合金，凝固时铸件内存在一个较宽的既有液体又有树枝状晶体的两相区。
凝固温度范围越宽，则枝状晶越发达，对金属流动的阻力越大，金属的流动性就越差。
(2)工艺条件较高的浇注温度能使金属保持液态的时间延长，并且能降低金属液的粘度,从而提高流动性；浇注时浇注压力越大，流速就越大，也可以达到提高流动性的目的；铸型对液态金属的流动性也有一定的影响，金属在干砂型中的流动性优于湿砂型，在湿砂型中的流动性优于金属型。
2、流动性对铸件质量的影响金属液的流动性好，充型能力就强，容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件；若流动性不好将出现铸件缺陷。
(1) 浇不到与冷隔浇不到是指铸件残缺或可能轮廓不完整，或可能铸件完整，但边角圆且光亮，这种缺陷常出现在远离浇口的部位以及薄壁处，如图a所示。
冷隔是指在铸件上穿透或不穿透，边沿成圆角状缝隙的一类缺陷。
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17
第二节 液态金属停止流动机理
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研究液态金属停止流动机理的目的是考察影响液态金属流
动性能的因素，并进而提高液态金属的充型能力。
典型合金流动性比较实验： 以纯金属Al和宽结晶温度范围的Al-Sn5%合金为例(图2－3)。 纯Al无结晶温度范围，Al-Sn5%结晶温度范围为425℃，过热温
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假设以某成分合金浇注一水平棒形试样， 合金的充型能力以 l 表示（图2-6）。在一定
的浇ห้องสมุดไป่ตู้条件下： I=vτ (2-1)
式中 v—在静压头H作用下液态金属在型
腔中的平均流速； τ—液态金属进入型腔到停止流动的时间， 可近似地认为等于浇注时间τ浇 。
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固定条件下所测得的合金流动性表示合金的充型能力。因此，
可以认为合金的流动性是在确定条件下的充型能力。
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11
液态金属的流动性
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一般用测定给定条件下的流动性来表示液态金属的充型 能力。测定方法有： 螺旋试样法（spiral sample test） 真空流动性测定法 (vacuum fluidity test)
的填充也是一个不稳定的流动过程。由于影响此过程的因素很多，
因此从理论上对液态金属的充型能力进行计算很困难。许多学者 为简化计算，对过程作了各种假设，并且由于对液态金属停止流 动机理的不同认识，得出了许多不同的计算公式。
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液态金属充型能力的计算
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螺旋试样法（spiral sample test）
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螺旋试样法（spiral sample test）
动。
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上大冶金 先进凝固技术中心
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典型合金流动性比较实验
上述实验结果表明纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围
合金与宽结晶温度范围合金的流动状况有明显的差异，这种
差异很大程度上取决于金属停止流动的机理。
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6
上大冶金 先进凝固技术中心
第一节 基本概念
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充型能力(mold-filling capacity)：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。充型能力与金属液本身的流动能力及铸 型性质等因素有关。 流动性(fluidity)：液态金属本身流动的能力。流动性与金属的成分、 温度、杂质含量及其物理性质有关。表2-1给出了一些合金的流动性。 充型能力与流动性的关系：充型能力是外因（铸型）和内因（流动性） 的共同结果。外因一定时，流动性就是充型能力。
31
液态金属充型能力的计算
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对于宽结晶温度范围的合金，其液流前端不断地与型壁冷
的表面接触，当阻塞区Δx的固相量达到某一临界值时，流动停
止。在这种情况下可利用牛顿定律建立热平衡方程式。为使问
题简化，对过程作如下假设：①铸型与液态金属接触表面的温
度在浇注过程中不变；②液态金属在型腔中以等速流动；③液 流横断面上各点温度是均匀的；④热量按垂直于型壁的方向传 导，液流表面无热辐射，沿液流方向无热流。
第四节 液态金属的研究方法
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司母戊鼎（商朝时期） 高133厘米、口长110厘米、口宽79厘米、重875公斤 （中国历史博物馆）
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典型合金流动性比较实验
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典型合金流动性比较实验
纯金属流动性试样的宏观组织是柱状晶，试样的末端有
缩孔。这说明液态金属停止流动时，其末端仍保持有热的金 属液。停止流动的原因是末端之前的某个部位从型壁向中心 生长的柱状晶相接触，金属的流动通道被堵塞。
25
液态金属停止流动机理
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如图2-4所示，纯金属和窄结晶温度范围合金 停止流动的过程可以分为以下几个阶段: (a) 过热量未完全散失前为纯液态流动（图 2-4a)。 (b) 冷的前端在型壁上凝固结壳（图2-4ｂ)。 (c) 后边的金属液在被加热的管道中流动， 冷却强度下降。如图２-４ｃ所示，由于液流 通过I区终点时，尚有一定的过热度，将已经 凝固的壳重新熔化，为第II区。所以，该区是 先形成凝固壳，又被完全熔化。第III区是未被完全熔化而保留下来的一部分固相区，在 该区的终点金属液耗尽了过热热量。在IV区，液相和固相具有相同的温度——结晶温度。 由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵塞。 前端液态金属凝固收缩，形成吸力，产生喇叭状缩孔 。
在不利的情况下，由于液态金属的充型能力不好，则可能在
铸件上产生“浇不足”、“冷隔”等缺陷。
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液态金属的流动性
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液态金属的流动性是用浇注“流动性试样”的方法衡量 的。在实际中，是将试样的结构和铸型性质固定不变，在相 同浇注条件下，例如在液相线以上相同的过热度或在同一的
5
引言
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液态金属的充型作为金属液态加工的第一步，不仅影响 着铸坯的外观形状，同时也直接影响着铸坯的内在质量。铸 坯内部的气孔（blow hole/gas porosity）、夹杂(inclusion)和冷 隔(cold shut)等许多缺陷都与充型过程有关。由于液态金属充 型能力与其流动性密切相关，因此，本次课同时介绍流动与 充型这两个密切相关又有区别的问题。
以及铸件在凝固末期受阻而出现的热裂得到液态金属的弥合，
因此有利于这些缺陷的防止。
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液态金属的流动性
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流动性好的合金充型能力强，流动性差的合金充型能力
也就较差。但是，可以通过改善外界条件提高其充型能力。
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螺旋试样法（spiral sample test）
表2-1 一些合金的流动 性（螺旋形式样，沟槽 断面8×8mm）
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如图2－1所示，该方法有两个特点，一是在浇口杯上设置了
高坝和低坝溢流槽，从而有效地控制浇注过程中金属液静压头的
变化。二是将试样制成螺旋试样，一方面可以保证金属液流动的 长度，同时可以减小铸型摆放不平对测量结果的影响。这种方法 由于操作简单，在生产和科研中广泛应用。
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浇注温度下，浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度或
试样某处的厚薄程度表示该合金的流动性。
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液态金属的流动性
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由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合
金在不同的铸造条件下的充型能力进行比较，所以，常常用
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7
液态金属的流动性
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金属的流动性对于排出其中的气体、杂质和补缩、防裂， 获得优质铸件有影响。金属的流动性好，气体和杂质易于上 浮，使金属净化，有利于得到没有气孔和杂质的铸件。良好 的流动性，能使铸件在凝固期间产生的缩孔得到金属的补缩，
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第二章 液态金属的流动与充型
第一节 基本概念
第二节 液态金属停止流动机理 第三节 影响充型能力的因素 第四节 充型过程与铸坯质量
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真空流动性测定法 (vacuum fluidity test)
优点：铸型条件和液态金属的充型压头稳 定；真空度可以随液态金属的密度不同而 改变，使各种金属能在相同的压头下填充， 从而增加了试验结果的可比性；可以观察 充填过程，记录流动长度与时间的关系。 缺点：实验装置比较复杂。
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典型合金流动性比较实验
Al-Sn5%合金流动性试样的宏观组织是等轴晶，离入口处 越远，晶粒越细，试样前端向外突出。说明液态金属的温度 是沿程下降的，液流前端冷却最快，首先结晶，当晶体达到
一定数量时，便结成了一个连续的网络，发生堵塞，停止流
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典型合金流动状况的分析
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第三节 影响充型能力的因素
液态金属充型能力的计算：
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液态金属是在过热情况下充填铸型的，与铸型之间发生着强 烈的热交换，是一个不稳定的传热过程。因此，液态金属对铸型
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螺旋试样法（spiral sample test）