1、第2章 液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)與液固相變第1節(jié) 液體的分類與性質(zhì)一、液體的分類按組成粒子及其相互作用分：原子液體，包括液態(tài)金屬、液化惰性氣體分子液體，包括極性分子液體、非極性分子液體離子液體，包括高溫熔鹽、電解質(zhì)水溶液 二、液體的共性 1.重力、表面張力可以決定粒子之間的堆積排列和整體幾何形狀 2.具有流動(dòng)性和凝聚性 3.具有宏觀界面 4.幾乎不可壓縮 圖圖2-1 液態(tài)金屬的飛濺液態(tài)金屬的飛濺三、液體的物理化學(xué)性質(zhì) 密度、粘度、電導(dǎo)率、導(dǎo)熱率、 擴(kuò)散系數(shù)、表面張力 熱容、熔化熱、汽化熱、熔點(diǎn)、沸點(diǎn) 蒸汽壓、等壓膨脹系數(shù)、等溫壓縮系數(shù)、凝固收縮率第2節(jié) 液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu)一、固液氣體的結(jié)構(gòu)模型 人類對(duì)液態(tài)的認(rèn)

2、識(shí)比固態(tài)和氣態(tài)要膚淺得多，目前仍沒(méi)有成熟的理論模型給予液體結(jié)構(gòu)滿意的描述。從液體的共性可以斷定： 固體粒子之間具有很強(qiáng)的化學(xué)鍵?；瘜W(xué)鍵有方向性，抗剪切。 液體粒子之間沒(méi)有很強(qiáng)的化學(xué)鍵，但有很強(qiáng)的距離約束力，不抗剪切，不自由膨脹。 氣體粒子之間既沒(méi)有很強(qiáng)的化學(xué)鍵，也沒(méi)有很強(qiáng)的距離約束力，不抗剪切，可自由膨脹。圖圖2-2 晶體、液體、氣體的結(jié)構(gòu)與相互作用模型晶體、液體、氣體的結(jié)構(gòu)與相互作用模型二、氣體、液體、非晶及晶體的結(jié)構(gòu)和衍射特征比較 晶體、液體、氣體的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)是相互作用模型與熱運(yùn)動(dòng)的疊加圖圖2-2三、描述物態(tài)結(jié)構(gòu)的參數(shù)1. 平均數(shù)密度 ：系統(tǒng)整體單位體積的粒子數(shù)。2. 數(shù)密度 ：在距離某一參

3、考粒子 處單位體積的粒子數(shù) 為微元體 中的粒子數(shù)3.對(duì)偶分布函數(shù) ：在距離某一參考粒子 處的相對(duì)密度數(shù)。4.平均原子間距 ： 曲線第一峰的位置。表示參考原子至其周圍第一配位層各原子的平均間距。 drrNrr24drr24rN 0rrg圖圖2-3 氣液固結(jié)構(gòu)參數(shù)定義示意圖氣液固結(jié)構(gòu)參數(shù)定義示意圖5.徑向分布函數(shù)(radical distribution functionRDF)：6.配位數(shù) ：參考原子周圍最近鄰（即第一殼層）原子數(shù) rgrrr02244RDF drrrgNmrr20104第3節(jié) 液-固相變的物理機(jī)制一、 液-固相變驅(qū)動(dòng)力圖圖2-6 液液-固體積自由能的變化固體積自由能的變化mVm

4、HTGT SSSTSHGLLLTSHGVVLSVSTHGGGLSVHHHmmmSTH0mmmTHSLSVSSSmVHHmVSSmmmmVTTHSTHG1熔點(diǎn)處熔點(diǎn)附近 結(jié)晶過(guò)程中克服的兩種不同的能障：結(jié)晶過(guò)程中克服的兩種不同的能障： 熱力學(xué)能障熱力學(xué)能障：它由被迫于高能態(tài)過(guò)渡狀態(tài)下的界面原子所產(chǎn)生，能直接影響到體系自由能的大小。（界面能屬此種情況，對(duì)生核影響較大） 動(dòng)力學(xué)能障動(dòng)力學(xué)能障：由金屬原子穿越界面，原則上與驅(qū)動(dòng)力的大小無(wú)關(guān)而僅取決于界面的結(jié)構(gòu)性質(zhì)。（激活能屬此種情況，對(duì)晶體生長(zhǎng)影響較大）二、曲率及壓力對(duì)合金熔點(diǎn)的影響 對(duì)于球面：11221211()02ssmrmsmrmGVpVrrHTGTGGVT KTH