二、黏滞性及其对成型过程的影响 1黏滞性的本质 液态金属的黏滞性 (也称黏度)对其充型过程、液态金属中的气体及非金属夹杂物的排 除、一次结晶的形态、偏析的形成等,都有直接或间接的作用。 如图17所示,当外力F(x)作用于液体表面时,由于质点间作用力引起的内摩擦力, 使得表面的一层移动速度大于第二层,而第二层的移动速度大于第三层。 由式(15)可知,黏度与δ 3 成反比,与正比。能反映了原子间结合力 的强弱,而原子间距离也与结合力有关。因此,黏滞性的本质是质点间 (原子间)结合力的大小。 三、表面张力及其对成型过程的影响 1表面张力的实质 表面张力是表面上存在的一个平行于表面且各向大小相等的张力。表面张力是由于物质 在表面上的质点受力不均匀而产生的。对于液体和气体界面上的质点 (原子或分子),由于 液体的密度大于气体的密度,故气相对它的作用力远小于液体内部对它的作用力,使表面层 质点处于不平衡的力场之中。结果是表面层质点受到一个指向液体内部的力,使液体表面有 自动缩小的趋势。 从物理化学可知,表面自由能是产生新的单位面积表面时系统自由能的增量。设恒温、 恒压下表面自由能的增量为ΔF,表面自由能为σ。 3表面张力引起的附加压力 假设液体中有一半径为r的球形气泡, 由于液体表面张力造成了指向内部的力p (图113)。若将球的体积增大ΔV,则 克服阻力p而对它做功:ΔW=pΔV。而 这一所做之功变为表面积增大后的表面自 由能增量:ΔF=σΔS(ΔS为球体增大之表面积) 由此可见,因表面张力而造成的附加压力p的大小与曲率半径r成反比。则r1=r2=r。附加压力p也称拉普拉斯压力。 如液面凸起 (不润湿),附加压力为正值,液面下凹 (润湿),附加压力为负值,如图 4所示。造型材料一般不被液态金属润湿,即θ>90°(θ为润湿角)。故液态金属在铸型 道内的表面是凸起的,如图115所示,此时产生指向内部的附加压力。