液體結構與液固相變

1、第2章 液態(tài)金屬結構與液固相變第1節(jié) 液體的分類與性質一、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、液體的物理化學性質 密度、粘度、電導率、導熱率、 擴散系數(shù)、表面張力 熱容、熔化熱、汽化熱、熔點、沸點 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)金屬的結構一、固液氣體的結構模型 人類對液態(tài)的認

2、識比固態(tài)和氣態(tài)要膚淺得多，目前仍沒有成熟的理論模型給予液體結構滿意的描述。從液體的共性可以斷定： 固體粒子之間具有很強的化學鍵?；瘜W鍵有方向性，抗剪切。 液體粒子之間沒有很強的化學鍵，但有很強的距離約束力，不抗剪切，不自由膨脹。 氣體粒子之間既沒有很強的化學鍵，也沒有很強的距離約束力，不抗剪切，可自由膨脹。圖圖2-2 晶體、液體、氣體的結構與相互作用模型晶體、液體、氣體的結構與相互作用模型二、氣體、液體、非晶及晶體的結構和衍射特征比較 晶體、液體、氣體的動態(tài)結構是相互作用模型與熱運動的疊加圖圖2-2三、描述物態(tài)結構的參數(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.對偶分布函數(shù) ：在距離某一參考粒子 處的相對密度數(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 氣液固結構參數(shù)定義示意圖氣液固結構參數(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-固相變的物理機制一、 液-固相變驅動力圖圖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熔點處熔點附近 結晶過程中克服的兩種不同的能障：結晶過程中克服的兩種不同的能障： 熱力學能障熱力學能障：它由被迫于高能態(tài)過渡狀態(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，對生核影響較大） 動力學能障動力學能障：由金屬原子穿越界面，原則上與驅動力的大小無關而僅取決于界面的結構性質。（激活能屬此種情況，對晶體生長影響較大）二、曲率及壓力對合金熔點的影響 對于球面：11221211()02ssmrmsmrmGVpVrrHTGTGGVT KTH