浇注和结晶过程中液体的流动特性

（1）合金液在充型过程中强烈地冲刷浇道和型腔的型壁。一旦由于铸型的激冷作用而形成表面凝固层后，液体便冲刷凝固层的固—液界面。

（2）型腔内合金液的自然对流。型壁或凝固层附近的液体因温度较低（密度较大）而沿型壁或凝固层的固—液界面下沉；型腔中心液体因温度较高（密度较小）而上浮，形成如图8-50所示的自然对流。这种自然对流的运动速度约为数个厘米每秒，并且把热量从合金液内部传向铸型。由于这种热流，使温差减小，从而浮力也减小，且减小的程度与合金液散失过热热量的速度成正比。直到过热热量散失殆尽，自然对流才停止。

图8-50　型腔中合金液的自然对流(www.xing528.com)

当合金液在型壁处开始凝固后，固—液界面前液体中溶质浓度发生变化（K 0＜1的合金，溶质富集；K 0＞1的合金，溶质贫化），将形成水平浓度差，又因排出溶质的密度不同于合金液溶剂原子的密度，因而引起合金液密度的不同。在重力场作用下，密度较小的液体出现浮力，当浮力克服黏滞性时便产生自然对流。

垂直温差和垂直浓度差在一定条件下会造成自然对流。例如，用提拉法生产单晶时，上部液体温度低而下部液体温度高，形成的温度梯度与重力加速度方向一致，下部液体密度较小，出现了浮力，当浮力克服了黏滞力时便产生自然对流。又如，自下而上进行单向凝固时，如果K 0＜1且排出溶质的密度较小，则下部液体密度较小，因而产生自然对流。

如果在与自然对流方向相垂直的方向加上一个固定磁场（具有一定磁场强度），便可消除液体金属的对流和温度波动。因为液体金属一旦产生流动便切割磁力线，产生感应电流，这种电流与磁场的相互作用产生的洛伦兹力将阻止液体流动，同时也消除了温度波动。

（3）凝固过程中由于合金体收缩（包括液态、凝固和固态体收缩）、气体自合金液中析出及在重力等作用下，会引起液体在树枝晶枝间流动，从而影响到偏析和缩松的形成。