当前课程知识点：材料科学基础 > 第五章 凝固 > 5.3 液态金属的结构 > 液态金属的结构
同学们
下面我们来学习一下液态金属的结构
结晶是液态金属转变为金属晶体的过程
液态金属的结构对结晶过程有着重要的影响
因此呢
下面我们对液态金属的结构做一个简单的介绍
液态金属的结构
可通过对比液 固 气三态的特性来间接分析
也可以由X射线这种方法来加以验证
一些金属的热学性质的实验结果列于表中
我们分析表中的数据可以发现
第一 金属的融化潜热要远小于其气化潜热
而相变过程的热效应呢
是原子间结合力变化的标志
这表明金属由固态转变为液态时
近邻原子间的结合键破坏远比非汽化时那样大
第二 金属熔化时的体积变化仅为3%~5%左右
而液 气态之间的体积差别却大得多
这表明融化前后原子间距变化不大
而原子间距是原子间结合力的另一表征量
这进一步说明液 固两态的原子的结合力
是较为接近的
第三 金属的熔化熵
相对于固态时
由室温至熔点Tm之间熵变有较大的增加
这表明液态金属中原子排列的无序程度显著增大
第四 金属液 固两态的热容量差别不大
一般在百分之10以下
而液 气态的热容量则相差为20%
甚至更多
热容量可以作为判断原子运动特性的依据
由此可见
液态金属当中原子运动的状态与固态是相近的
第五 我们由X射线分析的结果也可以看出
在熔点Tm附近的液态金属中的原子的平均间距
要比固态稍大一些
原子的配位数比密排结构的晶体稍小些
通常在8~11之间
液态原子的径向密度函数的分析表明
液体中原子排列还存在着近程有序
而大范围当中的原子的规则排列已不存在
根据三种状态下的形状和体积的性质
可以看出液体有一定的体积
无固定的形状
而固体形状和体积都是固定的
气体呢两者全部固定
说明液体更接近于固体
原子间有较强的结合力
原子排列较为致密
与气体呢是截然不同的
实际上迄今为止
人们对气态和固态金属的了解
已经比较清楚
但对于液态金属结构的认识还很不成熟
有关原子分布的具体结构模型
尚没有完全确定
目前有关液态金属结构的一些定性描述
都是根据对液态金属的物理性质的研究
分析而做出的
研究结果表明
液态金属的许多物理性质更接近于固态金属
由以上研究结果可以推断
液态金属具有与固态金属相近似的结构
1963年巴克提出了准晶体结构的模型
认为在略高于熔点的液态金属中
存在着许许多多与固态金属中
原子排列近似的微小的原子集团
在这些小原子集团之间
是宽泛的原子紊乱排列区
由于液态金属中原子的热运动比较激烈
这些近程规则排列的原子集团是很不稳定的
时聚时散 此起彼伏
那么液态金属当中这种结构不稳定的现象
被称为结构起伏
把近程规则排列的这种原子集团称作晶胚
在1970年的时候
博纳尔又提出了另一种液体结构的模型
叫做随机密堆模型
也称为非晶体模型
这个模型的基本点是认为
液态金属属于非晶态
假设把许多相同的刚性小球
倒入一个具有不规则的光滑表面的容器当中
用力来晃动这个容器
从而使刚性的小球呢彼此紧密接触
这就是液态金属当中原子排列的一个图像
它与固态金属的主要差别是前者是随机密堆
而后者是有序的排列密堆
根据这个模型求得的刚性小球
近邻数和径向分布的函数
都与实验结果吻合的较好
尽管这些结构模型都仅仅是
定性的描述了液态金属当中原子排列的状态
但液态金属中结构起伏的观点
普遍为人们所接受
根据这个观点
金属的结晶实际上是近程规则排列的液态结构
转变为长程规则排列的固态结构的过程
起伏中的晶胚对于液态金属的结晶过程
有着重要的作用
这一节我们就先学到这里
-绪论
-绪论
-讨论1
-讨论2
-2.1 原子结构与原子轨道
--原子结构与轨道
-2.2 电子排布规律
--电子排布规律
--电子排布规律
-2.3 晶体中的结合键
--晶体中的结合键
--原子结构与键合
-2.4 晶体结构与空间点阵
-2.5 晶系与布拉菲点阵
--晶系与布拉菲点阵
--晶系与布拉菲点阵
-2.6 晶向指数与晶面指数
-2.7 晶面间距与晶面夹角
-2.8 晶体的宏观对称性
--晶体的宏观对称性
--晶体的宏观对称性
-讨论1
-讨论2
-习题-第2章
-3.1 金属的晶体结构
--金属的晶体结构
--金属的晶体结构
-3.2 金属晶体的堆垛与间隙
-3.3 合金基本概念
--合金的基本概念
--合金的基本概念
-3.4 固溶体
--固溶体
--固溶体
-3.5 化合物
--化合物
--化合物
-3.6 陶瓷的晶体结构
--陶瓷的晶体结构
--陶瓷的晶体结构
-3.7 高分子的基本结构
--高分子的基本结构
--高分子的基本结构
-3.8 非晶、准晶和纳米晶
-讨论1
-讨论2
-习题-第3章
-4.1 扩散的宏观规律
--扩散的宏观规律
--扩散的宏观规律
-4.2 扩散的微观机制
--扩散的微观机制
--扩散的微观机制
-4.3 扩散与原子的随机行走
-4.4 扩散系数与扩散激活能
-4.5 扩散的影响因素
--扩散的影响因素
--扩散的影响因素
-4.6 反应扩散
--反应扩散
--反应扩散
-讨论1
-讨论2
-习题-第4章
-5.1 纯金属的结晶
--纯金属的结晶
--纯金属的结晶
-5.2 金属结晶的基本条件
-5.3 液态金属的结构
--液态金属的结构
--液态金属的结构
-5.4 均匀形核
--均匀形核
--均匀形核
-5.5 非均匀形核
--非均匀形核
--非均匀形核
-5.6 晶体长大的动力学条件和液固界面微观结构
-5.7 阶梯的长大机制和生长形态
-讨论1
-讨论2
-习题-第5章
-6.1 匀晶相图
--匀晶相图
--匀晶相图
-6.2 共晶相图
--共晶相图
--共晶相图
-6.3 共析相图与包晶相图
-6.4 其他二元相图
--其他二元相图
--其它二元相图
-6.5 铁碳合金的组元及基本相
-6.6 Fe-Fe3C相图分析与工业纯铁结晶过程
-6.7 钢的结晶过程
--钢的结晶过程
--钢的结晶过程
-6.8 白口铸铁的结晶过程
-6.9 碳对铁碳合金平衡组织的影响
-6.10 碳对Fe-C合金机械性能的影响
-6.11 三元相图的表示方法
-6.12 直线法则与杠杆定律
-6.13 重心法则
--重心法则
--重心法则
-6.14 三元匀晶相图与等温截面图
-6.15 变温截面与投影图
--变温截面与投影图
--变温截面与投影图
-6.16 具有共晶三相平衡的三元系相图概况
-6.17 具有共晶三相平衡的三元系相图分析
-6.18 具有共晶三相平衡的三元系相图截面图与投影图
-讨论1
-讨论2
-习题-第6章
-7.1 固态相变的特点分类
-7.2 固态相变的形核与生长
-7.3 成分保持不变的(无扩散)相变
-7.4 过饱和固溶体的分解
-7.5 共析转变
--共析转变
--共析转变
-7.6 马氏体转变（一）
--马氏体转变（一）
--马氏体转变（一）
-7.7 马氏体转变（二）
--马氏体转变（二）
--马氏体相变（二）
-7.8 贝氏体相变
--贝氏体相变
--贝氏体转变
-讨论1
-讨论2
-习题-第7章
-8.1 点缺陷
--点缺陷
--点缺陷
-8.2 位错的基本概念
--位错的基本概念
--位错的基本概念
-8.3 柏氏矢量
--柏氏矢量
--柏氏矢量
-8.4 位错的运动
--位错的运动
--位错的运动
-8.5 位错的弹性性质
--位错的弹性性质
--位错的弹性性质
-8.6 位错的交互作用
--位错的交互作用
--位错的交互作用
-8.7 位错的生成与增殖
--位错的生成与增殖
--位错的生成与增殖
-8.8 实际晶体中的位错
--实际晶体中的位错
--实际晶体中的位错
-8.9 位错反应
--位错反应
--位错反应
-8.10 晶界与相界
--晶界与相界
--晶界与相界
-讨论1
-讨论2
-习题-第8章
-9.1 金属的应力-应变曲线
-9.2 单晶体的塑性变形-滑移
-9.3 单晶体的塑性变形-孪生
-9.4 多晶体的塑性变形
--多晶体的塑性变形
--多晶体的塑性变形
-9.5 多相合金的塑性变形
-9.6 聚合物与陶瓷的塑性变形
-9.7 变形后的组织与性能
-9.8 晶体的断裂
--晶体的断裂
--晶体的断裂
-9.9 回复和再结晶
--回复和再结晶
--回复和再结晶
-9.10 再结晶形核和长大
--再结晶形核和长大
--再结晶形核和长大
-9.11 再结晶组织控制
--再结晶组织控制
--再结晶组织控制
-9.12 蠕变、超塑性变形
--蠕变、超塑性变形
--蠕变、超塑性变形
-讨论1
-讨论2
-习题-第9章
