实际金属比上述现象复杂得多,因为工业应用的金属主要是合金,而且是多元合金;原9
材料中存在多种多样的杂质,有些杂质的化学分析值虽然不高,甚至低于10-4数量级,但
其原子数仍是惊人的;在熔化过程中,金属与炉气、熔剂、炉衬的相互作用还会吸收气体带
进杂质,甚至带入许多固、液体质点。因此,实际金属的液态结构是非常复杂的。它也存在
着游动原子集团、空穴以及能量起伏,在原子集团和空穴中溶有各种各样的合金元素及杂质
元素,由于化学键力和原子间结合力的不同,还存在着浓度起伏以至成分和结构不同的游动
原子集团。
2.铸件的凝固方式
一般将铸件的凝固方式分为三种类型。逐层凝固方式、体积凝固方式 (或称糊状凝固方
式)和中间凝固方式。铸件的凝固方式取决于凝固区域的宽度。
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T1 和T2 是铸件断面上两个不同时刻的温度场。
从图中可观察到,恒温下结晶的金属,在凝固过程中其铸件断面上的凝固区域宽度等于
零。断面上的固体和液体由一条界线 (凝固前沿)清楚地分开。随着温度的下降,固体层不
断加厚,逐步到达铸件中心。这种情况为 “逐层凝固方式”。
如果合金的结晶温度范围很小,或断面温度梯度很大时,铸件断面的凝固区域则很窄,
也属于逐层凝固方式 [图133(b)]。
这就意味着当温度升高,能量从W0→W1→W2→W3→W4 时,其间距 (振幅中心位置)将由
R0→R1→R2→R3→R4。也就是说,原子间距离将随温度的升高而增加,即产生热膨胀。另
一方面,空穴的产生也是物体膨胀的原因之一。由于能量起伏,一些原子则可能越过势垒跑
到原子之间的间隙中或金属表面,而失去大量能量,在新的位置上作微小振动 (图13)。
有机会获得能量,又可以跑到新的位置上。如此下去,它可以在整个晶体中 “游动”,这个
过程称为内蒸发。原子离开点阵后,留下了自由点阵———空穴。
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