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。
可以看出，铸件的温度场随时间而变化，为不稳定温度场。铸件断面上的温度场
也称温度分布曲线。如果铸件均匀壁两侧的冷却条件相同，则任何时刻的温度分布曲线
对铸件壁厚的轴线是对称的。温度场的变化速率，即为表征铸件冷却强度的温度梯度。
温度场能更直观地显示出凝固过程的情况。
图１３１所示是铸件的凝固动态曲线，也是根据直接测量的温度时间曲线绘制的：首先
图１３１（ａ）上给出合金的液相线和固相线温度，把二直线与温度时间曲线相交的各点分
标注在图１３１（ｂ）（ｘ／Ｒ，τ）坐标系上，再将各点连接起来，即得凝固动态曲线。纵坐标
子ｘ是铸件表面向中心方向的距离，分母Ｒ是铸件壁厚之半或圆柱体和球体的半径。因
固是从铸件壁两侧同时向中心进行，所以ｘ／Ｒ＝１表示已凝固至铸件中心。
２影响黏度的因素
（１）温度 如式（１５）所示，液体的黏度在温度不太高时，式中的指数项比乘数项的影响
，即温度升高，η值下降。在温度很高时，指数项趋近于１，乘数项将起主要作用，即温度
高，η值增大，但这已是接近气态的情况。图１８为常用金属动力黏度与温度的关系。
（２）熔点 黏度反映原子间结合力的强弱，与熔点有共同性。因此，合金成分的改变也
定着黏度的大小，图１９即为 ＭｇＳｎ系合金的相图与
度的关系。可见，难熔化合物的黏度较高，而熔点低
共晶成分合金其黏度低。
