液态成型合金的性能有哪些

A. 液态金属是什么，液态金属的定义，发展以及用途

液态金属又称为非晶合金、金属玻璃，它是金属超急冷凝固时原子来不及有序排列结晶，而在室温或低温下保留液态原子无序排列的凝聚状态，这种非晶态原子结构使液态金属具备了许多独特的性能，如优异的耐蚀性、耐磨性、高强度、高硬度等。

相比传统金属，液态金属的优势体现在性能、工艺和成本三方面：

1. 性能上，液态金属被认为是目前最硬的轻合金，且它在散热性、电磁屏蔽性等方面也表现出众。

2. 工艺上，由于液态金属以非晶态冷却，收缩率非常小，可以通过注塑、压铸等工艺得到理想的形状，用液态金属做的零件尺寸精度非常高。

3. 成本方面，液态金属是一种清洁材料，生产过程中原料、产品等无毒副作用，对环境影响小，且液态金属制品基本上是一次性成型，省却大量的后加工，是一种绿色的材料。

发展历程

1938年，Kramen等人通过蒸发沉积，在玻璃冷基底上发现并首次报道了非晶态金属薄膜

1951年，Brenner等用电沉积法制备出了Ni-P及Co-P非晶合金，主要用于做耐磨和耐腐蚀涂层

1958年，Tumbull等人通过对氧化物玻璃、陶瓷玻璃和金属玻璃的相似性的分析，预言了合成非晶的可能性，揭开了非晶研究的序幕

1960年，美国Duwez教授采用熔体急冷法首先制得了Au70 Si30非晶薄带，标志着非晶态合金这一新材料研究领域的启动

1976年，国内开始了对非金合金的研究，并在“九五”期间，组建了“国家非晶微晶合金工程技术研究中心”，建立了“千吨级非晶带材生产线”

1988年，发现镧系、铝系和铜系合金有着较高的玻璃形成能力，含有钪的铝基非晶合金的抗拉强度可达约1500MPa

1992年，商用非晶合金Vitreloy 1在加州理工学院成功开发，并在此基础上开发很多同族的非晶合金

2004年，大块非晶钢（BMG）成功生产

2014年，我国在印刷电子学领域取得重大技术突破，成功研制世界首台室温液态金属打印机，可在任意表面绘制电路

2016年，我国继研发出自主运动的可变形液态金属机器之后，又发现液态金属具有类似细胞吞噬外界颗粒的“胞吞效应”

2018年，我国研究人员首次提出“液态金属悬浮3D 打印”的概念和方法

应用领域

航空航天、军事兵器、精密机械、汽车工业、医疗、3D打印…

来源：《揭秘未来100大潜力新材料（2019年版）》_新材料在线

B. 合金的铸造性能

合金的铸造性能(castability,castingproperty)是指合金在铸造时表现出来的工艺性能，主要指合金的流动性及合金的收缩等。这些性能对于是否获得健全的铸件是非常重要的。 流动性(fluidity,liquidity)是指液态合金充填铸型的能力。
合金液的流动性好，容易浇满型腔，获得轮廓清晰、尺寸完整的铸件，相反合金的流动性不好，则易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。
在常用的合金中，灰口铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢流动性最差。
影响流动性的因素很多，其中主要是合金的化学成分、浇注温度和铸型的填充条件等。 液态合金在冷却凝固过程中体积和尺寸不断减小的现象称为收缩(contraction，shrinkage)。收缩是铸造合金本身的物理性质，是铸件中许多缺陷(缩孔、缩松、内应力、变形和裂纹等)产生的基本原因。合金液从浇入型腔冷却到室温要经历三个阶段：
1.液态收缩(liquidcontraction)：从浇注温度冷却到开始结晶的液相线温度之间的收缩。
2.凝固收缩(solidificationcontraction)：从开始结晶温度冷却到结晶完毕的固相线温度的收缩。
3.固态收缩(solidcontraction)：从结晶完毕的温度冷却到室温之间的收缩。
合金的液态收缩和凝固收缩表现为合金的体积缩小，通常用体积收缩率来表示，它们是铸件产生缩孔、缩松缺陷的基本原因。合金的固态收缩虽然也是体积变化，但它只引起铸件外部尺寸的变化，因此，通常用线收缩率来表示。固态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹等缺陷的根源。
合金的化学成分、浇注温度、铸型条件及铸件结构是影响合金收缩的主要因素。铸件的形状、尺寸和工艺条件不同，实际收缩量也有所不同。
另外，合金液在冷却成铸件的过程中出现的各部分化学成分不均匀的现象即偏析性，吸气性和氧化性均对铸造性能有着不利影响。

C. 合金特性有哪些呢

合金的特性：

（1)多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点。

（2)硬度一般比其组分中任一金属的硬度大；(特例：钠钾合金是液态的，用于原子反应堆里的导热剂）。

（3)合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。

（4)有的抗腐蚀能力强（如不锈钢）如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。

常见合金分类

(1)混合物合金（共熔混合物），当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等。

(2)固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等。

(3)金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等。

D. 液态金属的物理性质是什么

1.液态金属内部的组织结构和能量变化

金属在固态时，随温度升高，原子的热运动加剧、振幅增加、间距增大，金属的体积增大；同时，金属的晶格中离位原子和空位数增加。当温度达到熔点时，金属原子大量脱离晶格束缚成为可以与任意原子集团组成近程有序排列的临时组合，金属熔化成为液体。

铸造合金中存在多种元素，各元素之间反应形成的金属化合物、非金属夹杂物、金属内部溶解的气体等使合金液的成分非常复杂。金属液内部，在几个原子到几十个原子的范围内，原子的排列保持固体晶格的规则排列特征，这些在较小范围内保持规则排列的原子集团称为近程有序排列。即使是这些保持近程有序排列的原子集团，其大小也在不断的变化中，这种近程有序排列的原子集团的大小随时间变化的特性称为结构起伏。保持近程有序排列的原子集团不仅存在尺寸大小的变化，同时也存在原子种类和数量的变化，保持近程有序排列的原子随时可能被其他种类的原子代替，而原子集团本身的位置也随时处于变化中，这使得合金液内部的任意位置成分也处在变化中，这种合金液内部化学成分的不稳定性称为浓度起伏。合金液内部的温度并不均匀，保持结构起伏和浓度起伏的合金液，不同原子集团和不同的化学成分之间的能量也不相同，合金液内部任意位置的温度也处在变化中，合金液内部这种能量随时保持变化的特性称为能量起伏。因此，合金液内部存在着结构起伏、能量起伏和浓度起伏。

2.液态金属的物理性质对铸造性能的影响

1）熔点纯金属具有固定的熔点，但合金的熔点是在一定的温度范围内，其大小与合金的种类和成分有关系。合金的熔化温度范围大小对合金的流动性、结晶过程和宏观组织具有重要的影响，最终也影响铸件的内在质量。2）比热容单位质量或单位体积的金属液每升高或降低1℃所吸收或放出的热量称为比热容。比热容高的金属在充型过程中散失的热量少，金属温度降低程度小，流动性好。比热容高的金属在凝固过程中温度梯度小，易形成分散缩孔，应注意控制凝固顺序，消除分散缩孔倾向。

3）导热性液态金属的热导率大，金属液的温度梯度大，易形成集中缩孔，可以设置冒口加以消除；热导率小的金属液，浇注后金属液的温度梯度小，易形成分散缩孔，可通过控制凝固顺序加以消除。

4）凝固收缩率金属在凝固过程中，由于温度的下降，其体积会产生收缩。单位体积的金属每下降单位温度，减小的体积（或某一方向的线长度）为凝固收缩率。但也有些金属在凝固过程中的体积是增大的，即体积膨胀，如灰铸铁、球墨铸铁等。合金的凝固收缩率与合金的种类、化学成分有关。金属的凝固收缩会导致铸件产生裂纹、缩松等缺陷，在工艺设计时应采取措施加以防止。

E. 分析金属液态成型与压力加工成型的优缺点

从性能和加工处理方面分析。
1、性能方面：金属液态成型产品质量好，生产效率高。压力加工成型产生的经济效果优良。
2、加工处理方面：金属液态成型产品流态不稳定，铸件易产生气孔，不宜进行热处理。压力加工成型对内凹复杂的铸件，压铸较为困难。

F. 合金的性质是什么

合金是一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物。

合金一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质，一般具有金属特性，任何元素均可采用作合金元素，但大量加入的仍是金属。组成合金的最基本的、独立的物质称组元或简称为元。

合金的特性：

1、多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点；

2、硬度一般比其组分中任一金属的硬度大；

3、合金的导电性和导热性低于任一组分金属。

4、有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢。

合金类型

1、混合物合金（共熔混合物），当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等；

2、固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等；

3、金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等。

合金的许多性能优于纯金属，故在应用材料中大多使用合金(参看铁合金、不锈钢)。

以上内容参考网络-合金

G. 合金的性能与组成它们的纯金属相比有什么特点

1、多数合金熔点低于其组分中任一种组成金属的熔点。

2、硬度一般比其组分中任一金属的硬度大。（特例：钠钾合金是液态的，用于原子反应堆里的导热剂）

3、合金的导电性和导热性低于任一组分金属。利用合金的这一特性，可以制造高电阻和高热阻材料。还可制造有特殊性能的材料。

4、有的抗腐蚀能力强(如不锈钢)如在铁中掺入15%铬和9%镍得到一种耐腐蚀的不锈钢，适用于化学工业。

(7)液态成型合金的性能有哪些扩展阅读：

一、合金类型

1、混合物合金（共熔混合物），当液态合金凝固时，构成合金的各组分分别结晶而成的合金，如焊锡、铋镉合金等。

2、固熔体合金，当液态合金凝固时形成固溶体的合金，如金银合金等。

3、金属互化物合金，各组分相互形成化合物的合金，如铜、锌组成的黄铜（β-黄铜、γ-黄铜和ε-黄铜）等。

合金的许多性能优于纯金属，故在应用材料中大多使用合金(参看铁合金、不锈钢)。

二、合金的流动性

流动性(fluidity,liquidity)是指液态合金充填铸型的能力。

合金液的流动性好，容易浇满型腔，获得轮廓清晰、尺寸完整的铸件，相反合金的流动性不好，则易产生浇不足、冷隔、气孔和夹渣等缺陷。

在常用的合金中，灰口铸铁、硅黄铜的流动性最好，铸钢流动性最差。

影响流动性的因素很多，其中主要是合金的化学成分、浇注温度和铸型的填充条件等。

H. 什么是合金的铸造性能包含哪些内容

合金的铸造性能主要用：1.充型能力 2.凝固与收缩 3.偏析 4.吸气等衡量。
1.充型能力：液态合金充满铸型，获得尺寸正确、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。充型能力强，则容易获得薄壁而复杂的铸件，不易出现轮廓不清、浇不足、冷隔等缺陷；有利于金属液中气体和非金属夹杂物的上浮、排出，减小气孔、夹渣等缺陷；能够 提高补缩能力， 减小产生缩孔、缩松的倾向性。
2.凝固与收缩：凝固----物质由液态变为固态的过程，收缩----铸件在凝固、冷却过程中所发生的体积减小的现象。浇入铸型的液态金属在冷凝过程中，如果凝固和收缩得不到合理的控制，铸件内部就会出现缩孔、缩松、铸造应力、变形、裂纹等缺陷。
3.偏析：在铸件中出现化学成分不均匀的现象。偏析使铸件的性能不均匀，严重时会造成废品。
4.吸气：合金在熔炼和浇注时吸收气体的性质。吸气多，在铸件中会形成气孔。气孔破坏了合金的连续性，减少承载的有效面积，并在气孔附近引起应力集中，因而降低了铸件的力学性能，特别是冲击韧度和疲劳强度显著降低。成弥散状的气孔还可促使显微缩松的形成，降低铸件的气密性。（希望能帮到你，麻烦在我回答的下面点击 “好评”，谢谢你啦^_^）

I. 什么是液态合金的充型能力.它与合金的流动性有和关系不同化学成分的合金为何流动性不同

不同的合金，其流动性有很大差异,对同种合金而言，化学成分不同，其流动性不同。
纯金属和共晶成分的合金是在恒温下进行结晶的，此时由铸件断面的表层向中心逐层凝固，以结晶固体层与剩余液体的界面比较清晰、平滑，对中心未凝固的液态金属的流动阻力小，故流动性最好。
其它成分的合金是在一定温度范围内结晶的，即经过液、固两相共存区。该区中液相与固相界面不清晰，其固相为树枝晶，它使固体层内表面粗糙，增加了对液态合金流动的阻力，因而流动性差。合金的结晶温度范围愈宽，则液固两相共存的区域愈宽，液态合金的流动阻力愈大，故流动性愈差。显然，合金成分愈接近共晶成分，流动性愈好。

这是第三个问题的答案