液态金属的结构与性质

（四） 实际液态金属的微观特点
“能量起伏” “结构起伏”——液体中大量不停“游动”着 的局域有序原子团簇时聚时散、此起彼伏 “浓度起伏” ——同种元素及不同元素之间的 原子间结合力存在差别，结合力较强的原子容 易聚集在一起，把别的原于排挤到别处，表现 为游动原子团簇之间存在着成分差异 。
第三节 液态合金的性质
金属熔化潜热Hm比其气化潜热Hb小得多（表1-2），为 1/15~1/30，表明熔化时其内部原子结合键只有部分被破坏。
三、 液态金属结构的理论模型
（一） 无规密堆硬球模型 （二） 液态金属结构的晶体缺陷模型 （三） 液体结构及粒子间相互作用的理论描述 （四） 实际液态金属的微观特点
（二） 液态金属结构的晶体缺陷模型 液体的缺陷模型与几乎与每一种固体金属的晶体
液体的原子扩散系数、界面张力、传热系数、结晶潜 热、粘度等性质
成分偏析、固-液界面类型及晶体生长方式 热力学性质及反应物和生成物在液相中的扩散速度
铸造合金及焊接熔池的精炼
第二节 液态金属的结构
一 、 液体与固体、气体结构比较及衍射特征 二 、 由物质熔化过程认识液体结构 三 、 液态金属结构的理论模型
近 程 有 序(Short Range Ordering)
—— 相对于完全无序的气体，液体中存在着许多不停
“游荡”着的局域有序的原子集团，液体结构
表现出局域范围的有序性
液态金属的衍射结构参数
偶分布函数 g(r) 平均原子间距 r1 径向分布函数 配位数 N1
偶分布函数 g(r)
物理意义：距某一参考粒子r处找到另一个粒子 的几率，换言之，表示离开参考原子（处于坐标原点 r = 0）距离为 r 位置的原子数密度 ρ(r) 对于平均数 密度ρo（=N/V=粒子数N/体积V体系）的相对偏差。
rm
N1
4 g(r)r2d r 0
r0
N1 与 r1 一起，被认为是液体最重要的结构参数，因 为它们描绘了液体的原子排布情况。
二、 由物质熔化过程认识液体结构
物质熔化时体积变化﹑熵变(及焓变)一般均不大（见表11），金属熔化时典型的体积变化Vm/VS（Vm为熔化时的体积 增量）为3~５%左右，表明液体的原子间距接近于固体，在 熔点附近其混乱度只是稍大于固体而远小于气体的混乱度。
液体性质
物理性质：熔点（熔化温度区间）、沸点、密 度、粘度、电导率、热导率和扩散系数等； 物理化学性质：等压热容、等容热容、熔化和 气化潜热、表面张力等； 热力学性质：蒸汽压、膨胀和压缩系数及其它
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三、液体的结构和性质与材料成形的关系
液体的界面张力、潜热等性质 凝固过程的形核及晶体生长的热力学
熔体的结构信息 凝固的微观机制
dV X
dy
常V内τ粘 用 垂表d通X—液V要—用摩常述—度于直X—体产/单条为d擦平液的液于y（粘生行件：位与体阻X物 体 该于度在液下-相剪为Z力X理 表 平X面量体，切同方方越P）意 面 面流所应向纲向a的的大作·义 的 方动有的力S为d外用运，的的τ可应向V或加[成于动M速液X即剪视力上液正速/md度态切η体/度为的τ比yP越L应大梯金表，，a。T：速力面·度属大小液]S，，作度符。，与体 d所梯合VX需牛/度dy顿外—的定—加比表律剪例示，切沿系被Y应数称方向力为。的牛也速顿越度液梯大体度。。。
二、 液体的表观特征
具有流动性 （液体最显著的性质）； 可完全占据容器的空间并取得容器内腔的形状 （类 似于气体，不同于固体）； 不能够象固体那样承受剪切应力，表明液体的原子 或分子之间的结合力没有固体中强 （类似于气体， 不同于固体）； 具有自由表面 （类似于固体，不同于气体）； 液体可压缩性很低 （类似于固体，不同于气体）。
缺陷相对应，诸如点阵空位、位错和晶界等模型。
位空错微穴模晶模型模型：型：液：金态液属金态晶属金体可属熔以有化看很时成多，是微在一小晶种晶体被体网位和格错面中芯缺形严陷成重组大破 量的空位，从而使液态金属的微观结构失去了长程有 坏的成点，阵在结微构晶。体在中特金定属的原温子度或以离上子，组在成低完温整条的件晶下体不点 序性。大量空位的存在使液态金属易于发生切变，从 含而位阵具错，有的这流固些动体微性点晶。阵体随结之着构间液由以态于界金高面属密相温度连度位接的错。提的高突，然空出位现的而数 变量成也液不体断。增加，表现为液态金属的粘度减小。
一、液态合金的粘度 二、液态合金的表面张力
一、液态合金的粘度
（一） 液态合金的粘度及其影响因素 （二） 粘度在材料成形中的意义
（一）液态合金的粘度及其影响因素 1. 液体粘度的定义及意义 2. 粘度的影响因素
1. 液体粘度的定义及意义
粘度系数---简称粘度(动力学粘度η)，是根据牛顿提出的
数学关系式来定义的：
ρ(r) = ρo g (r)
图1-1 气体、液体、非晶及晶态固体的结构特点及衍射特征
平均原子间距 r1：
对液体（或非晶固体），对应于g(r)第一峰 的位置。
r = r1 表示参考原子至其周围第一配位层各 原子的平均原子间距。
径向分布函数 — RDF ： (radical distribution function）
第一节 引言 第二节 液态金属的结构 第三节 液态合金的性质 第四节 液态金属的充型能力
第一节 引言
一、 液体的分类 二、 液体的表观特征 三、 液体的结构、性质与材料成形的关系
一、 液体的分类
按液体的构成类型和内部作用力可分为： 原子液体（如液态金属、液化惰性气体） 分子液体（如极性与非极性分子液体） 离子液体（如各种简单的及复杂的熔盐）
一、液体与固体、气体结构比较及衍射特征
晶体： 平移、对称性特征（长程有序）
—— 原子以一定方式周期排列在三维空间的晶格结 点上，同时原子以某种模式在平衡位置上作热振动
气体： 完全无序为特征
—— 分子、原子不停地作无规律运动
液体： 长 程 无 序(Short Range Ordering)
—— 不具备平移、对称性；
RDF = 4πr 2ρo g(r) 表示在 r 和 r + dr 之间的球壳中原子数的多少。
图1－2 稍高于熔点时液态碱金属（Li、 Na、 K、 Rb、 Cs）的径向分布函数 ( RDF )
配位数N1：表示参考原子周围最近邻（即第一壳层） 的原子数。
配位数 N1 的求法：RDF第一峰之下的积分面积；