纯金属液体结构与过冷.ppt

30六月2024教材材料热力学是热力学基本原理在材料设计、制备与使用过程中的应用，包括相图热力学和相变热力学。本课程主要内容是热力学在相图中的运用，包括一元相图、二元相图以及简单的几种三元相图的学习。晶体与非晶体的形成1.金属液态结构与性能特点凝固理论的发展体积增大：一部分是质点间距离加大，另一部分是形成了大量空位固-液转变时热容虽有突变，但是变化不大，在液体中质点热运动的特点与固体很接近ΔHm＜ΔHbΔHm=内能的变化+体积变化引起的膨胀功∵G=H-TS（1）在Tm时，液固两相的自由能GL与Gs相等∴HL-TmSL=Hs-TmSs（2）式中，HL、Hs分别为液体和固体的焓SL、Ss分别为液体和固体的熵式（2）变换后：ΔS=SL-Ss=(HL-Hs)/Tm（3）在恒压下HL-Hs=Hm所以ΔS=SL-Ss=Hm/Tm（4）熔化时熵的增加比较大金属熔化时，配位数改变很小，原子间距或最近邻原子数目没有多大变化，而无序程度则大为增加对液态金属的微观结构认识比较浅，其与固态之间本质的、内在的联系还比较模糊通过射线（X射线、中子）衍射和理论计算（分子动力学模拟）发现：宏观上液态结构是均匀、各向同性的，而缩小到原子尺寸时，液态结构不均匀，原子围绕平衡中心振动以及在不同位置之间的活化迁移。1.液体中原子之间的平均距离比固体中稍大一点；2.液体中原子的配位数比密排结构的固体的配位数减少，即熔化时体积略为膨胀，但对于非密排结构的晶体，如Ga、Ge、Sb和Bi等液态时配位数反而增大，即熔化后体积略为收缩；3.液态中原子排列混乱程度增加。液体金属的起伏2金属结晶的基本规律金属的凝固过程——形核，长大晶粒与晶界2.2金属结晶的宏观现象冷却曲线