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1、第2章 液态金属结构与液固相变第1节 液体的分类与性质一、液体的分类按组成粒子及其相互作用分：原子液体，包括液态金属、液化惰性气体分子液体，包括极性分子液体、非极性分子液体离子液体，包括高温熔盐、电解质水溶液 二、液体的共性 1.重力、表面张力可以决定粒子之间的堆积排列和整体几何形状 2.具有流动性和凝聚性 3.具有宏观界面 4.几乎不可压缩 图图2-1 液态金属的飞溅液态金属的飞溅三、液体的物理化学性质 密度、粘度、电导率、导热率、 扩散系数、表面张力 热容、熔化热、汽化热、熔点、沸点 蒸汽压、等压膨胀系数、等温压缩系数、凝固收缩率第2节 液态金属的结构一、固液气体的结构模型 人类对液态的认

2、识比固态和气态要肤浅得多，目前仍没有成熟的理论模型给予液体结构满意的描述。从液体的共性可以断定： 固体粒子之间具有很强的化学键。化学键有方向性，抗剪切。 液体粒子之间没有很强的化学键，但有很强的距离约束力，不抗剪切，不自由膨胀。 气体粒子之间既没有很强的化学键，也没有很强的距离约束力，不抗剪切，可自由膨胀。图图2-2 晶体、液体、气体的结构与相互作用模型晶体、液体、气体的结构与相互作用模型二、气体、液体、非晶及晶体的结构和衍射特征比较 晶体、液体、气体的动态结构是相互作用模型与热运动的叠加图图2-2三、描述物态结构的参数1. 平均数密度 ：系统整体单位体积的粒子数。2. 数密度 ：在距离某一参

3、考粒子 处单位体积的粒子数 为微元体 中的粒子数3.对偶分布函数 ：在距离某一参考粒子 处的相对密度数。4.平均原子间距 ： 曲线第一峰的位置。表示参考原子至其周围第一配位层各原子的平均间距。 drrNrr24drr24rN 0rrg图图2-3 气液固结构参数定义示意图气液固结构参数定义示意图5.径向分布函数(radical distribution functionRDF)：6.配位数 ：参考原子周围最近邻（即第一壳层）原子数 rgrrr02244RDF drrrgNmrr20104第3节 液-固相变的物理机制一、 液-固相变驱动力图图2-6 液液-固体积自由能的变化固体积自由能的变化mVm

4、HTGT SSSTSHGLLLTSHGVVLSVSTHGGGLSVHHHmmmSTH0mmmTHSLSVSSSmVHHmVSSmmmmVTTHSTHG1熔点处熔点附近 结晶过程中克服的两种不同的能障：结晶过程中克服的两种不同的能障： 热力学能障热力学能障：它由被迫于高能态过渡状态下的界面原子所产生，能直接影响到体系自由能的大小。（界面能属此种情况，对生核影响较大） 动力学能障动力学能障：由金属原子穿越界面，原则上与驱动力的大小无关而仅取决于界面的结构性质。（激活能属此种情况，对晶体生长影响较大）二、曲率及压力对合金熔点的影响 对于球面：11221211()02ssmrmsmrmGVpVrrHTGTGGVT KTH

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