液态金属停止流动的机理探析

图2-1（a）为窄凝固范围合金的停止流动机理示意图。在金属的过热量未散尽以前，金属为纯液态流动（第Ⅰ区）。金属液继续流动，冷的前端在型壁上凝固结壳（图a（2）），而后面的金属液是在被加热过的沟道中流动，冷却强度下降。由于液流通过Ⅰ区终点时，尚具有一定的过热度，将已凝固的壳重新熔化，为第Ⅱ区，因此该区先形成凝固壳，又被完全熔化。第Ⅲ区是未被完全熔化而保留下来的一部分固相区，在该区的终点金属液耗尽了过热热量。在第Ⅳ区里，液相和固相具有相同的温度——结晶温度。由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，因此往往在它附近发生堵塞（图a（3））。这类金属的流动性与固体层内表面的表面粗糙度、毛细管阻力，以及在结晶温度下的流动能力有关。

图2-1　液态金属的停止流动机理示意图

（a）窄凝固范围的合金；（b）宽凝固范围的合金(www.xing528.com)

图2-1（b）为宽凝固范围合金的停止流动机理示意图。在过热热量未散尽以前，金属也以纯液态流动。温度下降到液相线以下时，液流中析出晶体，顺流前进，并不断长大（图b（1））。液流前端不断与冷的型壁接触，冷却最快、晶粒数量最多、黏度增加、流速减慢（图b（2））。当晶粒达到某一临界数量时，便结成一个连续的网络，液流的压力不能克服此网络的阻力时，就会发生堵塞而停止流动（图b（3））。

窄凝固范围合金液体先在型腔壁上析出固体，流道中心仍保持液态继续流动。

宽凝固范围合金液体在液流前端不断析出固体，较短时间内停止流动，流动性差。