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④ 實(shí)際液態(tài)金屬的結(jié)構(gòu) 以上描述的是理想純金屬的液態(tài)結(jié)構(gòu),其中只存在游動(dòng)原子
團(tuán)和原子集團(tuán)間的空穴,液態(tài)中的原子存在著很大 “能量起伏”,游動(dòng)的原子集團(tuán)時(shí)聚時(shí)
,此起彼伏而存在 “結(jié)構(gòu)起伏”。實(shí)際液體金屬的結(jié)構(gòu)要比純金屬?gòu)?fù)雜得多。
實(shí)際上,純金屬是不存在的。實(shí)際金屬中,即使非常純的實(shí)際金屬中總存在著大量雜質(zhì)
子。例如,純度為99999999%的純鐵,即雜質(zhì)量為10-8,每摩爾體積 (71cm3)中總
原子數(shù)為6023×1023,則每1cm3 鐵液中所含雜質(zhì)原子數(shù)約相當(dāng)于1015個(gè)數(shù)量級(jí)。
可以看到,液態(tài)鋁中的原子的排列在幾個(gè)原子間距的小范圍內(nèi),與其固態(tài)鋁原子的排列
圖15 700℃時(shí)液態(tài)Al中原子分布曲線
[當(dāng)r→∞時(shí),ρ(r)→ρ0,表示
較大體積中的原子平均密度
(相當(dāng)于非晶態(tài)材料)]
方式基本一致,呈現(xiàn)出一定的有規(guī)則排列;而距離遠(yuǎn)的原子
排列就不同于固態(tài)了,表現(xiàn)為無序狀態(tài)。這也是液態(tài)金屬結(jié)
構(gòu)的主要特征,稱之為 “近程有序”、“遠(yuǎn)程無序”結(jié)構(gòu)。
(3)液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的理論模型 對(duì)液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)的理
論描述至今還沒有一個(gè)公認(rèn)的、系統(tǒng)的、科學(xué)的模型。以
下就幾類典型模型做簡(jiǎn)要介紹。
空穴的產(chǎn)生使局部地區(qū)能壘
降低,鄰近的原子則進(jìn)入空穴位置,造成空穴的移動(dòng)。溫度愈高,原子的能量愈大,產(chǎn)生的
空穴數(shù)目愈多,從而使金屬膨脹。在熔點(diǎn)附近,空穴數(shù)目可達(dá)原子總數(shù)的10%。
當(dāng)把金屬加熱到熔點(diǎn)時(shí),會(huì)使金屬的體積突然膨脹3%~5%。這個(gè)數(shù)值等于固態(tài)金屬
力學(xué)溫度零度加熱到熔點(diǎn)前的總膨脹量。除此之外,金屬的其他性質(zhì)如電阻、黏性等在
度下發(fā)生突變。同時(shí),這種突變還反映在熔化潛熱上,即金屬在此時(shí)吸收大量熱量,溫
不升高。這些突變現(xiàn)象是不能僅僅用離位原子和空穴數(shù)目的增加加以解釋的。