液態成型合金的性能有哪些

A. 液態金屬是什麼，液態金屬的定義，發展以及用途

液態金屬又稱為非晶合金、金屬玻璃，它是金屬超急冷凝固時原子來不及有序排列結晶，而在室溫或低溫下保留液態原子無序排列的凝聚狀態，這種非晶態原子結構使液態金屬具備了許多獨特的性能，如優異的耐蝕性、耐磨性、高強度、高硬度等。

相比傳統金屬，液態金屬的優勢體現在性能、工藝和成本三方面：

1. 性能上，液態金屬被認為是目前最硬的輕合金，且它在散熱性、電磁屏蔽性等方面也表現出眾。

2. 工藝上，由於液態金屬以非晶態冷卻，收縮率非常小，可以通過注塑、壓鑄等工藝得到理想的形狀，用液態金屬做的零件尺寸精度非常高。

3. 成本方面，液態金屬是一種清潔材料，生產過程中原料、產品等無毒副作用，對環境影響小，且液態金屬製品基本上是一次性成型，省卻大量的後加工，是一種綠色的材料。

發展歷程

1938年，Kramen等人通過蒸發沉積，在玻璃冷基底上發現並首次報道了非晶態金屬薄膜

1951年，Brenner等用電沉積法制備出了Ni-P及Co-P非晶合金，主要用於做耐磨和耐腐蝕塗層

1958年，Tumbull等人通過對氧化物玻璃、陶瓷玻璃和金屬玻璃的相似性的分析，預言了合成非晶的可能性，揭開了非晶研究的序幕

1960年，美國Duwez教授採用熔體急冷法首先製得了Au70 Si30非晶薄帶，標志著非晶態合金這一新材料研究領域的啟動

1976年，國內開始了對非金合金的研究，並在「九五」期間，組建了「國家非晶微晶合金工程技術研究中心」，建立了「千噸級非晶帶材生產線」

1988年，發現鑭系、鋁系和銅系合金有著較高的玻璃形成能力，含有鈧的鋁基非晶合金的抗拉強度可達約1500MPa

1992年，商用非晶合金Vitreloy 1在加州理工學院成功開發，並在此基礎上開發很多同族的非晶合金

2004年，大塊非晶鋼（BMG）成功生產

2014年，我國在印刷電子學領域取得重大技術突破，成功研製世界首台室溫液態金屬列印機，可在任意表面繪制電路

2016年，我國繼研發出自主運動的可變形液態金屬機器之後，又發現液態金屬具有類似細胞吞噬外界顆粒的「胞吞效應」

2018年，我國研究人員首次提出「液態金屬懸浮3D 列印」的概念和方法

應用領域

航空航天、軍事兵器、精密機械、汽車工業、醫療、3D列印…

來源：《揭秘未來100大潛力新材料（2019年版）》_新材料在線

B. 合金的鑄造性能

合金的鑄造性能(castability,castingproperty)是指合金在鑄造時表現出來的工藝性能，主要指合金的流動性及合金的收縮等。這些性能對於是否獲得健全的鑄件是非常重要的。 流動性(fluidity,liquidity)是指液態合金充填鑄型的能力。
合金液的流動性好，容易澆滿型腔，獲得輪廓清晰、尺寸完整的鑄件，相反合金的流動性不好，則易產生澆不足、冷隔、氣孔和夾渣等缺陷。
在常用的合金中，灰口鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鑄鋼流動性最差。
影響流動性的因素很多，其中主要是合金的化學成分、澆注溫度和鑄型的填充條件等。 液態合金在冷卻凝固過程中體積和尺寸不斷減小的現象稱為收縮(contraction，shrinkage)。收縮是鑄造合金本身的物理性質，是鑄件中許多缺陷(縮孔、縮松、內應力、變形和裂紋等)產生的基本原因。合金液從澆入型腔冷卻到室溫要經歷三個階段：
1.液態收縮(liquidcontraction)：從澆注溫度冷卻到開始結晶的液相線溫度之間的收縮。
2.凝固收縮(solidificationcontraction)：從開始結晶溫度冷卻到結晶完畢的固相線溫度的收縮。
3.固態收縮(solidcontraction)：從結晶完畢的溫度冷卻到室溫之間的收縮。
合金的液態收縮和凝固收縮表現為合金的體積縮小，通常用體積收縮率來表示，它們是鑄件產生縮孔、縮松缺陷的基本原因。合金的固態收縮雖然也是體積變化，但它只引起鑄件外部尺寸的變化，因此，通常用線收縮率來表示。固態收縮是鑄件產生內應力、變形和裂紋等缺陷的根源。
合金的化學成分、澆注溫度、鑄型條件及鑄件結構是影響合金收縮的主要因素。鑄件的形狀、尺寸和工藝條件不同，實際收縮量也有所不同。
另外，合金液在冷卻成鑄件的過程中出現的各部分化學成分不均勻的現象即偏析性，吸氣性和氧化性均對鑄造性能有著不利影響。

C. 合金特性有哪些呢

合金的特性：

（1)多數合金熔點低於其組分中任一種組成金屬的熔點。

（2)硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大；(特例：鈉鉀合金是液態的，用於原子反應堆里的導熱劑）。

（3)合金的導電性和導熱性低於任一組分金屬。利用合金的這一特性，可以製造高電阻和高熱阻材料。還可製造有特殊性能的材料。

（4)有的抗腐蝕能力強（如不銹鋼）如在鐵中摻入15%鉻和9%鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼，適用於化學工業。

常見合金分類

(1)混合物合金（共熔混合物），當液態合金凝固時，構成合金的各組分分別結晶而成的合金，如焊錫、鉍鎘合金等。

(2)固熔體合金，當液態合金凝固時形成固溶體的合金，如金銀合金等。

(3)金屬互化物合金，各組分相互形成化合物的合金，如銅、鋅組成的黃銅（β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅）等。

D. 液態金屬的物理性質是什麼

1.液態金屬內部的組織結構和能量變化

金屬在固態時，隨溫度升高，原子的熱運動加劇、振幅增加、間距增大，金屬的體積增大；同時，金屬的晶格中離位原子和空位數增加。當溫度達到熔點時，金屬原子大量脫離晶格束縛成為可以與任意原子集團組成近程有序排列的臨時組合，金屬熔化成為液體。

鑄造合金中存在多種元素，各元素之間反應形成的金屬化合物、非金屬夾雜物、金屬內部溶解的氣體等使合金液的成分非常復雜。金屬液內部，在幾個原子到幾十個原子的范圍內，原子的排列保持固體晶格的規則排列特徵，這些在較小范圍內保持規則排列的原子集團稱為近程有序排列。即使是這些保持近程有序排列的原子集團，其大小也在不斷的變化中，這種近程有序排列的原子集團的大小隨時間變化的特性稱為結構起伏。保持近程有序排列的原子集團不僅存在尺寸大小的變化，同時也存在原子種類和數量的變化，保持近程有序排列的原子隨時可能被其他種類的原子代替，而原子集團本身的位置也隨時處於變化中，這使得合金液內部的任意位置成分也處在變化中，這種合金液內部化學成分的不穩定性稱為濃度起伏。合金液內部的溫度並不均勻，保持結構起伏和濃度起伏的合金液，不同原子集團和不同的化學成分之間的能量也不相同，合金液內部任意位置的溫度也處在變化中，合金液內部這種能量隨時保持變化的特性稱為能量起伏。因此，合金液內部存在著結構起伏、能量起伏和濃度起伏。

2.液態金屬的物理性質對鑄造性能的影響

1）熔點純金屬具有固定的熔點，但合金的熔點是在一定的溫度范圍內，其大小與合金的種類和成分有關系。合金的熔化溫度范圍大小對合金的流動性、結晶過程和宏觀組織具有重要的影響，最終也影響鑄件的內在質量。2）比熱容單位質量或單位體積的金屬液每升高或降低1℃所吸收或放出的熱量稱為比熱容。比熱容高的金屬在充型過程中散失的熱量少，金屬溫度降低程度小，流動性好。比熱容高的金屬在凝固過程中溫度梯度小，易形成分散縮孔，應注意控制凝固順序，消除分散縮孔傾向。

3）導熱性液態金屬的熱導率大，金屬液的溫度梯度大，易形成集中縮孔，可以設置冒口加以消除；熱導率小的金屬液，澆注後金屬液的溫度梯度小，易形成分散縮孔，可通過控制凝固順序加以消除。

4）凝固收縮率金屬在凝固過程中，由於溫度的下降，其體積會產生收縮。單位體積的金屬每下降單位溫度，減小的體積（或某一方向的線長度）為凝固收縮率。但也有些金屬在凝固過程中的體積是增大的，即體積膨脹，如灰鑄鐵、球墨鑄鐵等。合金的凝固收縮率與合金的種類、化學成分有關。金屬的凝固收縮會導致鑄件產生裂紋、縮松等缺陷，在工藝設計時應採取措施加以防止。

E. 分析金屬液態成型與壓力加工成型的優缺點

從性能和加工處理方面分析。
1、性能方面：金屬液態成型產品質量好，生產效率高。壓力加工成型產生的經濟效果優良。
2、加工處理方面：金屬液態成型產品流態不穩定，鑄件易產生氣孔，不宜進行熱處理。壓力加工成型對內凹復雜的鑄件，壓鑄較為困難。

F. 合金的性質是什麼

合金是一種金屬與另一種或幾種金屬或非金屬經過混合熔化，冷卻凝固後得到的具有金屬性質的固體產物。

合金一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。合金是宏觀均勻，含有金屬元素的多元化學物質，一般具有金屬特性，任何元素均可採用作合金元素，但大量加入的仍是金屬。組成合金的最基本的、獨立的物質稱組元或簡稱為元。

合金的特性：

1、多數合金熔點低於其組分中任一種組成金屬的熔點；

2、硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大；

3、合金的導電性和導熱性低於任一組分金屬。

4、有的抗腐蝕能力強(如不銹鋼)如在鐵中摻入15%鉻和9%鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼。

合金類型

1、混合物合金（共熔混合物），當液態合金凝固時，構成合金的各組分分別結晶而成的合金，如焊錫、鉍鎘合金等；

2、固熔體合金，當液態合金凝固時形成固溶體的合金，如金銀合金等；

3、金屬互化物合金，各組分相互形成化合物的合金，如銅、鋅組成的黃銅（β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅）等。

合金的許多性能優於純金屬，故在應用材料中大多使用合金(參看鐵合金、不銹鋼)。

以上內容參考網路-合金

G. 合金的性能與組成它們的純金屬相比有什麼特點

1、多數合金熔點低於其組分中任一種組成金屬的熔點。

2、硬度一般比其組分中任一金屬的硬度大。（特例：鈉鉀合金是液態的，用於原子反應堆里的導熱劑）

3、合金的導電性和導熱性低於任一組分金屬。利用合金的這一特性，可以製造高電阻和高熱阻材料。還可製造有特殊性能的材料。

4、有的抗腐蝕能力強(如不銹鋼)如在鐵中摻入15%鉻和9%鎳得到一種耐腐蝕的不銹鋼，適用於化學工業。

(7)液態成型合金的性能有哪些擴展閱讀：

一、合金類型

1、混合物合金（共熔混合物），當液態合金凝固時，構成合金的各組分分別結晶而成的合金，如焊錫、鉍鎘合金等。

2、固熔體合金，當液態合金凝固時形成固溶體的合金，如金銀合金等。

3、金屬互化物合金，各組分相互形成化合物的合金，如銅、鋅組成的黃銅（β-黃銅、γ-黃銅和ε-黃銅）等。

合金的許多性能優於純金屬，故在應用材料中大多使用合金(參看鐵合金、不銹鋼)。

二、合金的流動性

流動性(fluidity,liquidity)是指液態合金充填鑄型的能力。

合金液的流動性好，容易澆滿型腔，獲得輪廓清晰、尺寸完整的鑄件，相反合金的流動性不好，則易產生澆不足、冷隔、氣孔和夾渣等缺陷。

在常用的合金中，灰口鑄鐵、硅黃銅的流動性最好，鑄鋼流動性最差。

影響流動性的因素很多，其中主要是合金的化學成分、澆注溫度和鑄型的填充條件等。

H. 什麼是合金的鑄造性能包含哪些內容

合金的鑄造性能主要用：1.充型能力 2.凝固與收縮 3.偏析 4.吸氣等衡量。
1.充型能力：液態合金充滿鑄型，獲得尺寸正確、輪廓清晰的鑄件的能力，稱為液態合金的充型能力。充型能力強，則容易獲得薄壁而復雜的鑄件，不易出現輪廓不清、澆不足、冷隔等缺陷；有利於金屬液中氣體和非金屬夾雜物的上浮、排出，減小氣孔、夾渣等缺陷；能夠 提高補縮能力， 減小產生縮孔、縮松的傾向性。
2.凝固與收縮：凝固----物質由液態變為固態的過程，收縮----鑄件在凝固、冷卻過程中所發生的體積減小的現象。澆入鑄型的液態金屬在冷凝過程中，如果凝固和收縮得不到合理的控制，鑄件內部就會出現縮孔、縮松、鑄造應力、變形、裂紋等缺陷。
3.偏析：在鑄件中出現化學成分不均勻的現象。偏析使鑄件的性能不均勻，嚴重時會造成廢品。
4.吸氣：合金在熔煉和澆注時吸收氣體的性質。吸氣多，在鑄件中會形成氣孔。氣孔破壞了合金的連續性，減少承載的有效面積，並在氣孔附近引起應力集中，因而降低了鑄件的力學性能，特別是沖擊韌度和疲勞強度顯著降低。成彌散狀的氣孔還可促使顯微縮松的形成，降低鑄件的氣密性。（希望能幫到你，麻煩在我回答的下面點擊 「好評」，謝謝你啦^_^）

I. 什麼是液態合金的充型能力.它與合金的流動性有和關系不同化學成分的合金為何流動性不同

不同的合金，其流動性有很大差異,對同種合金而言，化學成分不同，其流動性不同。
純金屬和共晶成分的合金是在恆溫下進行結晶的，此時由鑄件斷面的表層向中心逐層凝固，以結晶固體層與剩餘液體的界面比較清晰、平滑，對中心未凝固的液態金屬的流動阻力小，故流動性最好。
其它成分的合金是在一定溫度范圍內結晶的，即經過液、固兩相共存區。該區中液相與固相界面不清晰，其固相為樹枝晶，它使固體層內表面粗糙，增加了對液態合金流動的阻力，因而流動性差。合金的結晶溫度范圍愈寬，則液固兩相共存的區域愈寬，液態合金的流動阻力愈大，故流動性愈差。顯然，合金成分愈接近共晶成分，流動性愈好。

這是第三個問題的答案