液态金属的结构与性质.ppt

第二章液态金属的结构与性质
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第一章液态金属的结构和性质
第一节固体金属的加热与熔化
第二节液态金属的结构
第三节液态金属的性质
第四节液态金属的充型能力
第五节半固态合金的流变性及半固态成形
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第一节固体金属的加热与熔化
1. 固体金属的热运动
由于同时存在着正离子之间和电子之间的库仑力,因而原子间存在着一定的作用力之间和能量之间的平衡关系,如图所示

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图1 金属原子A、B间作用力F和势能W与原子间距R的关系
图2 加热时原子间距和原子势能的变化
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金属的膨胀及熔化
能量起伏(内蒸发):空穴的产生
温度愈高,原子的能量愈大,产生的空穴数目愈多,金属膨胀。
第一节固体金属的加热与熔化
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金属熔化
(从固态金属熔化来考察液态金属的结构)
①金属加热时,Em增加;
②金属的熔化首先是从晶界开始;
③当温度达到熔点时,晶粒之间结合受到极大破坏,晶粒之间更容易产生相对运动;
晶内
晶界
第一节固体金属的加热与熔化
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金属熔化
④熔化潜热:使金属转变为具有流动能力的液体,还需要继续提供能量使原子间的结合进一步破坏;
⑤与固态比较:
体积变化:固→气:体积无限膨胀;
固→液:体积3~5%,
原子间距1~%;
熔化潜热:仅为升华热的3~7%;
第一节固体金属的加热与熔化
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Crystal
Matter
Structure
Type
Tm
(K)
Vm / Vs
(%)
Sm
(--1)
Na
bcc
370


Sc
bcc
302


Fe
bcc/fcc
1809


Al
fcc
931


Ag
fcc
1234


Cu
fcc
1356


Mg
hcp
924


Zn
hcp
692


Sn
complex
505


Ga
complex
303
-

N2
-



Ar
-



CH4
-



表1-1金属熔化时典型的体积变化Vm/VS(Vm为熔化时的体积增量)
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(
Hb /
Element
Tm
(0C)
Hm
(kcal/mol)
Tb
(0C)
Hb
(kcal/mol)
Hb / Hm
Al
660

2480


Au
1063

2950


Cu
1083

2575


Fe
1536

3070


Zn
420

907


Cd
321

765


Mg
650

1103


表1-2 几种晶体物质的熔化潜热(Hm)和气化潜热(Hb)
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金属熔化
因此,金属的熔化并不是原子间结合的全部破坏,液体金属内原子的分布仍具有一定的规律性,其结构类似于固态。而不是类似气体,只是原子的热运动加剧。
第一节固体金属的加热与熔化
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