液态金属的结构与性质.pptxVIP

第一章 液态金属的结构与性质§1.1 液态金属的结构 §1.2 液态合金的性质§1.3 液态金属的充型能力第一页，共九十六页。§1.1 液态金属的结构、 液体与固体、气体结构比较及衍射特征、 由物质熔化过程认识液体结构、 液态金属结构的理论模型 、 实际金属的液态结构 第二页，共九十六页。一、气体、液体、固体的衍射特征气体、液体、固体的结构特点气态结构 液态结构 固态结构液体： 长程无序( 不具备平移、对称性) 近程有序( “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)固态结构：平移、对称性特征（长程有序）气态结构 ：完全无序为特征第三页，共九十六页。一、气体、液体、固体的衍射特征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第四页，共九十六页。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）的相对偏差 ρ(r)= ρo g (r)气体、液体、非晶及晶态固体的结构特点及衍射特征第五页，共九十六页。气体液体晶体第六页，共九十六页。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第七页，共九十六页。 径向分布函数 — RDF ： (radical distribution function） RDF = 4πr 2ρo g(r) 表示在 r 和 r + dr 之间的球壳中原子数的多少。 稍高于熔点时液态碱金属（Li、 Na、 K、Rb、 Cs）的径向分布函数 ( RDF )第八页，共九十六页。RDF 第一峰之下的积分面积即所谓配位数 N1 RDF= 4πr2ρog(r), atoms /?（ r, ?第九页，共九十六页。配位数N1：参考原子周围最近邻（即第一壳层）的原子数求法：RDF第一峰之下的积分面积；意义：N1 与 r1 均描绘了液体的原子排布情况第十页，共九十六页。二、　由物质熔化过程认识液体结构表1-1 金属熔化时典型的体积变化Vm/VS表明液体原子间距接近于固体CrystalMatter StructureTypeTm(K)Vm / Vs(%)Sm(J.K-1.mol-1)Nabcc3702.67.03Scbcc3022.66.95Febcc/fcc18093.67.61Alfcc9316.911.6Agfcc12343.519.16Cufcc13563.969.71Mghcp9242.959.71Znhcp6924.0810.7Sncomplex5052.413.8Gacomplex303-2.918.5N2-63.17.52.7Ar-83.7814.43.36CH4-90.678.72.47第十一页，共九十六页。表1-2 几种晶体物质的熔化潜热（Hm）和气化潜热(Hb)ElementTm(0C)Hm(kcal/mol)Tb(0C)Hb(kcal/mol)Hb / HmAl6602627.8Au10633826.7Cu10833823.4Fe15363322.4Zn4201.7390727.516.0Cd3211.5376523.815.6Mg6502015.4(Hb /表明熔化时只有部分原子键被破坏第十二页，共九十六页。三、 液态金属结构的理论模型（自学部分）（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第十三页，共九十六页。四面体八面体四方十二面体阿基米德反棱柱多面体三角棱柱多面体（一）无规密堆结构中五种多面体间隙第十四页，共九十六页。（二）、液体的缺陷模型微晶模型： 液态金属有很多微小晶体和面缺陷组成，在微晶体中金属原子或离子组成完整的晶体点阵，这些微晶体之间以界面相连接第十五页，共九十六页。空穴模型： 金属晶体熔化时，在晶体网格中形成大量的空位，从而使液态金属的微观结构失去了长程有序性。大量空位的存在使液态金属易于发生切变，从而具有流动性。随着液态金属温度的提高，空位的数量也不断增加，表现为液态金属的粘度减小位错模型： 液态金属可以看成是一种被位错芯严重破坏的点阵结构。在特定的温度以上，在低温条件下不含位错的固体点阵结构由于高密度位错的突然出现而变成液体。第十六页，共九十六页。四、 液态金属的结构特征“能量起伏” —原子间能量不均匀性“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”