结晶。
图1-2 液态金属结构示意图
1.1.2 粘度理论
液态金属是有粘性的流体。 流体在层流流动状态下，流体中的所有液层按平行方
向运动。 在层界面上的质点相对另一层界面上的质点作相对运
动时，会产生摩擦阻力。 当相距1cm的两个平行液层间产生1cm/s的相对速度时，
在界面1cm2面积上产生的摩擦力，称为粘滞系数或粘 度。 粘度的单位是Pa·s。
►►液相成型
固态金属
按原子聚集形态分为 晶体与非晶体。 晶体
凡是原子在空间呈规则的周期性重复排列 的物质称为晶体。
单晶体
在晶体中所有原子排列位向相同者称为单晶体
多晶体
大多数金属通常是由位向不同的小单晶 （晶粒）组成，属于多晶体。
在固体中原子被束缚在晶格结点上，其振动频 率约为1013 次/s。
液态金属？
由相关热力学公式可得：
W dF
dA dA
此式表明，表面张力就是单位面积上的自由能。 式中负号表示由于产生了新的单位面积的表面，而使系 统的自由能增加，增加值等于外力对单位表面所作的功。
图1-1 700℃液 态铝中原子密
度分布线
可见液态原子分布曲线是介于 4r 2 0 曲线与固态时的 分布曲线（竖直线）之间作波浪形的变化。
其第一峰值与固态时的衍射线（第一条垂线）极为接 近，其配位数与固态时相当。
第二峰值虽仍较明显，但与固态时的峰值偏离增大， 而且随着r的增大，峰值与固态时的偏离也越来越大。
金属由液态转变为固态的凝团过程，实质上就是原子 由近程有序状态过渡为长程有序状态的过程，
从这个意义上理解，金属从一种原子排列状态（晶态 或非晶态）过渡为另一种原子规则排列状态（晶态） 的转变均属于结晶过程。
金属从液态过渡为固体晶态的转变称为一次结晶； 金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变称为二次
• 表面张力：
使液体趋于球状的力
•表面张力引起的附加压力
p=2σ/r
——球状
p=(1/r1+1/r2) σ ——任意形状
由此可见，表面张力是表面S内垂直F方向 的单位长度上的拉紧力；
也是增加单位表面积dA外力所做的可逆功， 称之为表面能。
表面张力和表面能数值上相同，但量纲不同， 如表面张力为10-1N/m，则子 在某一平衡位置 热振动
因此衍射结果得到的原子密度分布曲线是一组相距一定 距离（点阵常数）的垂线，每一条垂线都有确定的位置r 和峰值，与所选原子最近的球面上的峰值便是它的配位数。
但对于液态金属而言，原子密度分布曲线是一条呈波浪 形的连续曲线。
这是由于当金属转变为液态时，液态中的金属原子是处 在瞬息万变的热振动和热运动的状态之中，而且原子跃迁 频率很高，以致没有固定的位置，而其峰值所对应的位置 （r）只是表示衍射过程中相邻原子之间最大几率的原子 间距。
• 影响液态金属的流态 •影响液态金属的对流 •影响液态金属的净化
1.1.3 表面和界面张力
表面和界面张力是液态金属的第二重要性质。
A、表面张力和表面能 表面张力：在液体表面内产生的平行于液 体表面、且各向均等的张力，称之为表面张力。
表面张力是气/液界面现象，它的的大小与 液相和气相的性质有关。
产生张力的表面层厚度不超过10-7cm，相 当于几个原子(分子)液层厚度。
这就可以认为金属由固态变成液态时，原子结 合键只破坏一个很小的百分数，只不过它的熔 化熵相对于固态时的熵值有较多的增加，表明 液态中原子热运动的混乱程度，与固态相比有 所增大。
比热容，与固态相比虽然稍大一些，但具有相 同的数量级。
表1 几种金属的熔化潜热与气化潜热
固体可以是非晶体也可以是晶体， 而液态金属则几乎总是非晶体 。
液态金属在结构上更象固态而不 是汽态，原子之间仍然具有很高的 结合能。
2 X射线衍射分析
图1-1是由X射线衍射结果整理而得的原子密度分布 曲线。
横坐标r为观测点至某一任意选定的原子（参考中心） 的距离，对于三维空间，它相当于以所选原子为球心 的一系列球体的半径。
纵坐标 4r 2 (r) 表示当半径增减一个单位长度时，球 体（球壳）内原子个数的变化值，其中（r）称为密 度函数。
当它与所选原子相距太远的距离时,原子排列进入无序 状态。
表明，液态金属中的原子在几个原子间距的近程范围 内，与其固态时的有序排列相近，只不过由于原子间 距的增大和空穴的增多，原子配位数稍有变化。
液态金属的结构特征
液态金属内存在近程有序的原子集团（图1-2）。这种原子集 团是不稳定的，瞬时出现又瞬时消失。所以，液态金属 结构具有如下特点：
◆液态金属是由游动的原子团构成。 ◆液态金属中的原子热运动强烈，原子所具有的能
量各不相同，且瞬息万变，这种原子间能量的不 均匀性，称为能量起伏。
◆由于液态原子处于能量起伏之中，原子团是时聚
时散，时大时小，此起彼伏的，称为结构起伏。
4）对于多元素液态金属而言，同一种元素在不同 原子团中的分布量不同，也随着原子的热运动 瞬息万变，这种现象称为成分起伏。
液态金属中的原子和固态时一样，均不能自由 运动，围绕着平衡结点位置进行振动
但振动的能量和频率要比固态原子高几百万倍。
液态金属宏观上呈正电性，具有良好导电、导 热和流动性。
►►液相结构？
1. 物理性质变化
体积只膨胀3～5％， 即原子间距平均只增大 1～1.5％
熔化潜热只占气化潜热的3～7 ％ 见表1
粘度的导数叫流体的流动性。
粘度的物理本质是原子间作相对运动时产生的阻力。
牛顿液体粘滞定律
F(x)=dv/dy 与面积无关 F(x)=ηAdv/dy η —动力粘度系数
（m2/N.S） μ= η/ρ 运动粘度系数(m2/s)
影响粘度的因素
• 温度 • 化学成分 • 非金属夹杂物
粘度对材料成型的影响
材料成型原理
第1章 液态金属
1.1 液态金属基本理论
1.1.1 液态金属的性质
液态金属的结构
金属和合金材料的加工制备过程？
配料、 熔化 和 凝固成型 三个阶段。
配料是确定具有某些元素的各金属炉料的加入百分数；
熔炼是把固态炉料熔化成具有确定成分的液态金属；
凝固是金属由液态向固态转变的结晶过程，它决定着金 属材料的微观组织特征。