液态金属停流机理解析

在充型过程中，当液态金属中形成晶粒阻塞充型通道时，流动就会停止。合金的种类不同，凝固方式和阻塞方式也不同。对于纯金属、共晶合金及结晶温度范围很窄的合金，在液态金属的过热热量完全散失之前为纯液态流动。随流动继续向前，液态金属的温度降至熔点以下，型壁上开始结晶，形成一个凝固壳，液流中心部分继续向前流动。当较先结晶部位从型壁向中心生长与晶体相互接触时，金属的流动通道被阻塞，流动停止。流股前端的中心部位继续凝固，形成缩孔，如图2-18所示。

图2-18　纯金属（图中为99.9%Al）及窄结晶温度范围的合金停止流动机理示意图

对于宽结晶温度范围的合金，在液态金属的过热热量完全散失之前也是纯液态流动。随着继续向前流动，液态金属的温度降至合金的液相线以下，液流中开始析出晶体，并顺流前进不断长大。液流前端由于不断与型壁接触，冷却最快，析出晶粒的数量最多，使金属液的度增大，流速减慢。当晶粒数量达到某一临界值时，便结成一个连续的网络。若造成金属液流流动的压力不能克服此网络的阻力，就发生阻塞而停止流动，如图2-19所示。(www.xing528.com)

图2-19　宽结晶（图中为Al-4.5wt%Cu）温度范围合金的停止流动机理示意图

合金的结晶温度范围越宽，凝固时结晶出来的晶体的枝晶就越发达。在液流前端析出相对较少的固相晶体时，亦即在相对较短的流动时间内，液态金属便停止流动。因此，合金的结晶温度范围越宽，其充型能力越低。