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１金属晶体中的原子结合、加热膨胀、熔化
晶体的结构和性能主要决定于组成晶体的原子结构和它们之间的相互作用力与热运动。
各种不同的晶体其结合力的类型和大小是不同的。但是在任何晶体中，两个原子间的相互作
图１１ Ａ、Ｂ原子作用力Ｆ和
势能Ｗ 与原子间距Ｒ的关系
用力或相互作用势能与它们之间距离的关系在性质上是相同的，如图１１所示。图１１（ａ）
表示原子间相互作用力Ｆ随原子间距离Ｒ的变化规律。当两个原子相距无穷远时，相互作
用力为零，当两原子靠近时，原子间产生吸引力 （Ｆ＜０），
并随距离的缩短而增大。随着距离的继续缩短，到达Ｒ＝
Ｒ１ 时，吸引力大。
当使表面增加ΔＳ面积时，外界对系统所
做的功为ΔＷ＝σΔＳ。外界所做的功仅用于抵抗表面张力而使系统表面积增大所消耗的能量。
该功的大小等于系统自由能的增量，即
ΔＷ＝σΔＳ＝ΔＦσ＝ΔＦΔＳ（１１１）
由此可知，表面自由能即单位面积上的自由能。由于表面自由能可表达为力与位移的乘
积，因此，［σ］＝Ｊｍ２＝Ｎ·ｍｍ２ ＝Ｎｍ
这样，σ又可理解为物体表面单位长度上作用着的力，即表面张力。表面自由能与表面
张力在数值上是相同的，它们是从不同角度描述了同一现象。但在习惯上往往都采用表
面张力这个名词。
二、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施
影响充型能力的因素是通过两个途径发生作用的：影响金属与铸型之间热交换条件，而
改变金属液的流动时间；影响金属液在铸型中的水力学条件，而改变金属液的流速。影响液
态金属充型能力的因素是很多的，为便于分析，将所有的因素归纳为如下四类：
１金属性质方面的因素
这类因素是内因，决定了金属本身的流动能力———流动性。
（１）合金的化学成分 合金的化学成分决定了结晶温度范围，因此合金的流动性与其成
分之间存在着一定的规律性。在流动性曲线上，对应着纯金属、共晶成分和金属间化合物的
地方出现大值，而随结晶温度范围的增加，流动性下降，且在大结晶温度范围附近出现
小值 （如图１１８、图１１９所示）。
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