一、液态金属的结构
人们对液态金属结构的认识滞后于固体金属，这是因为它是以液体这样一个无序体系作
为研究对象。近年来，利用Ｘ射线、电子和中子衍射及同步辐射技术得到液态金属及合金
直接的结构信息，促进了液体金属物理研究的不断深入。通过两种方法可以研究金属的液态
结构。一种是间接方法，即通过固→液态、固→气态转变后一些物理性质的变化判断液态的
原子结合状况，另一种是较为直接的方法，即通过液态金属的Ｘ射线或中子线的结构分析
研究液态的原子排列情况。在了解液态金属的结构之前，有必要对金属晶体的原子结合、加
热膨胀及熔化过程加以阐述。
；铸件在凝固过程中又不断地释放出结晶潜
热，其断面上存在着已凝固完毕的固态外壳、液固态并存的凝固区域和液态区，在金属型中
凝固时还可能出现中间层。因此，铸件与铸型的传热是通过若干个区域进行的，此外，铸型
和铸件的热物理参数还都随温度而变化，不是固定的数值等。将这些因素都考虑进去，建立
一个符合实际情况的微分方程式是很困难的。因此，用数学分析法研究铸件的凝固过程时，
必须对过程进行合理的简化。
在铸件和铸型的不稳定导热过程中，温度与时间和空间的关系可用傅里叶导热微分方程
描述：
下面以半无限大的铸件为例，运用导热微分方程式
求铸件和铸型中的温度场。
假设具有一个平面的半无限大铸件在半无限大的铸
型中冷却，如图１?２３所示。铸件和铸型的材料是均质
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的，其热扩散率α１ 和α２ 近似地为不随温度变化的定值，铸型的初始温度为ｔ２０，并设液态金
属充满铸型后立即停止流动，且各处温度均匀，即铸件的初始温度为ｔ１０，将坐标的原点设
在铸件与铸型的接触面上。在这种情况下，铸件和铸型任意一点的温度ｔ与ｙ和ｚ无关，为
一维导热问题。
