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。

距离再缩短时，吸引力又逐渐减小，

到Ｒ＝Ｒ０时，相互作用力等于零 （Ｆ＝０），此时达到平衡，

Ｒ０ 为平衡距离。当距离小于平衡距离Ｒ０ 时，出现排斥力

（Ｐ＞０），并随距离的继续缩短而迅速增大。作用力Ｆ是由

引力和斥力构成的合力。吸引力是异性电荷间的库仑引

力；排斥力是同性电荷之间的斥力和。两个原子的相互作

用势能Ｗ （Ｒ）的曲线如图１１（ｂ）所示，可见在Ｒ＝Ｒ０

时，对应于能量的极小值，状态稳定。这说明，原子之间

倾向于保持一定的间距，这就是在一定条件下，金属中的

原子具有一定排列的原因。

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*

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。