
【機】 solidification contraction; solidifying contraction
凝固收縮(solidification shrinkage)是材料科學和鑄造工藝中的重要概念,指液态金屬或合金在冷卻凝固過程中因相變引起的體積減小現象。其核心機制可歸納為以下三方面:
熱收縮與相變收縮的疊加
液态向固态轉變時,原子排列密度增加導緻體積縮小,同時溫度下降引發常規熱脹冷縮效應。兩者共同作用形成凝固收縮的物理基礎。
收縮類型與表現形式
根據金屬特性差異,收縮可分為:
鑄造過程中,凝固收縮若未得到有效補償,會導緻縮孔、縮松等缺陷。現代鑄造工藝通過冒口設計、加壓補縮和定向凝固技術進行控制。
該現象在鋁合金(收縮率約6.5%)、鑄鐵(3-4%)和鑄鋼(4-5%)等材料中表現尤為顯著,具體數值受合金成分、冷卻速率和模具條件共同影響。
凝固收縮是指物質在從液态轉變為固态的過程中發生的體積縮小現象,屬于材料相變過程中的重要物理特性。以下是詳細解釋:
定義與階段劃分
凝固收縮發生在液态物質開始結晶至完全凝固的溫度區間内。根據金屬材料研究,該過程通常分為三個階段:
量化公式
總凝固收縮率可通過以下公式計算:
$$
varepsilon_v = varepsilon_L + varepsilon_c + varepsilon_s
$$
其中$varepsilon_L$為液态收縮率,$varepsilon_c$為結晶收縮率,$varepsilon_s$為固态收縮率。
影響因素
工程意義
鑄造過程中若收縮補償不足,易産生縮孔、縮松等缺陷。例如鋼錠鑄造需通過錐度設計補償收縮量,混凝土施工需添加膨脹劑抵消收縮應力。
注:該現象普遍存在于金屬、水泥等材料中,具體數值需根據材料類型和工藝參數确定。
【别人正在浏覽】