液体结构与液固相变课件.ppt

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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2-1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识比固态和气态

2、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2-2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

3、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。图2-3气液固结构参数定义示意图5.径向分布函数(radicaldistributionfunction—RDF)：6.配位数：参考原子周围最近邻（即第一壳层）原子数第3节液-固相变的物理机制一、液-固相变驱动力图2-6液-固体积自由能的变化熔点处熔点附近结晶过程中克服的两种不同的能障：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：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

4、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：三、物质熔化时体积变化、熵变一般不大。四、金属熔化潜热与其气化潜热比小的多金属结晶微观过程形核长大形成多晶体两个过程重叠交织