② 晶体缺陷模型 包括微晶模型、空穴模型、位错模
或综合模型等,假设液态金属同样存在与固相类似的晶
缺陷,能定性地解释过热度不大的液态金属结构特征
接受。该模型认为,液态金属中存在 “能量起伏”和 “结
处于热运动的原子能量有高有低,同一原子的能量也随时
间不停变化,时高时低,这种现象称之为 “能量起伏”。另一方面,液态金属中存在由大量
不停 “游动”着的原子集团组成,集团内为某种有序结构,处于集团外的原子则处于散乱的
无序状态;并且这些原子集团不断的分化组合,时而长大,时而减小,时而产生,时而消失。
空穴的产生使局部地区能垒
降低,邻近的原子则进入空穴位置,造成空穴的移动。温度愈高,原子的能量愈大,产生的
空穴数目愈多,从而使金属膨胀。在熔点附近,空穴数目可达原子总数的10%。
当把金属加热到熔点时,会使金属的体积突然膨胀3%~5%。这个数值等于固态金属
力学温度零度加热到熔点前的总膨胀量。除此之外,金属的其他性质如电阻、黏性等在
度下发生突变。同时,这种突变还反映在熔化潜热上,即金属在此时吸收大量热量,温
不升高。这些突变现象是不能仅仅用离位原子和空穴数目的增加加以解释的。
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,则必须
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。