Рис. 5. Схема движения слоев жидкого металла
При движении жидкого металла в форму происходит его охлажде-
ние. Учитывая температурную зависимость удельной электропровод-
ности
σ
(
Т
)
, получаем разность в ускорении движения слоев (рис. 5)
a
1
−
a
2
=
(
σ
1
−
σ
2
)
γ
EB,
где
σ
1
,
σ
2
— удельная электропроводность слоев с меньшей и большей
температурами соответственно;
Е
— напряженность электрического
поля в проводнике.
Следовательно, между слоями возникает дополнительное силовое
воздействие, связанное с их неравномерным охлаждением. Например,
для висмута отношение удельных электропроводностей материала в
твердом и жидком состояниях
σ
S
/σ
L
составляет 0,43. В этом случае
ускорение нижних слоев, как слоев с большей температурой, будет
б´ольшим и они будут подпирать верхние слои, т.е. оказывать на них
давление. У большинства металлов
σ
S
> σ
L
, поэтому верхние слои бу-
дут иметь большее ускорение. Например, у алюминия (Al), входящего
в состав многих литейных сплавов,
σ
S
/σ
L
= 1
,
64
. Неравномерность
силы Ампера по высоте столба металла приведет к неоднородности
плотности образца. Поэтому на практике реализация движения метал-
ла сверху вниз под действием внешних сил при исключении свобод-
ной поверхности позволит создать более качественную внутреннюю
структуру материала.
В данном способе воздействия не исключается возможность ра-
зогрева металла в жидком состоянии электрическим током. Без уче-
та рассеяния энергии рассматриваемого объема за счет теплообмена
плотность тока, необходимую для разогрева объема, можно опреде-
лить как
j
>
r
Lγ
ρ
Δ
t
. Расчет показывает, что для металлов
j
>
10
7
A/м
2
.
84
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 2
