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可以看到,液态铝中的原子的排列在几个原子间距的小范围内,与其固态铝原子的排列
图15 700℃时液态Al中原子分布曲线
[当r→∞时,ρ(r)→ρ0,表示
较大体积中的原子平均密度
(相当于非晶态材料)]
方式基本一致,呈现出一定的有规则排列;而距离远的原子
排列就不同于固态了,表现为无序状态。这也是液态金属结
构的主要特征,称之为 “近程有序”、“远程无序”结构。
(3)液态金属结构的理论模型 对液态金属结构的理
论描述至今还没有一个公认的、系统的、科学的模型。以
下就几类典型模型做简要介绍。
如果因铸件断面温度场较平坦 [图134(a)],或合金的结晶温度范围很宽 [图134
(b)],铸件凝固的某一段时间内,其凝固区域在某时刻贯穿整个铸件断面时,则在凝固区
域里既有已结晶的晶体也有未凝固的液体,这种情况为 “体积凝固方式”,或称 “糊状凝固
方式”。
如果合金的结晶温度范围较窄 [图135(a)],或者铸件断面的温度梯度较大 [图135
图135 “中间凝固方式”示意图
(b)],铸件断面上的凝固区域宽度介于前
二者之间时,则属于 “中间凝固方式”。
凝固区域的宽度可以根据凝固动态曲
线上的 “液相边界”与 “固相边界”之间
的纵向距离直接判断。因此,这个距离的
大小是划分凝固方式的一个准则。如果两
条曲线重合在一起———恒温下结晶的金属,
或者其间距很小,则趋向于逐层凝固方式。
实际金属比上述现象复杂得多,因为工业应用的金属主要是合金,而且是多元合金;原9
材料中存在多种多样的杂质,有些杂质的化学分析值虽然不高,甚至低于10-4数量级,但
其原子数仍是惊人的;在熔化过程中,金属与炉气、熔剂、炉衬的相互作用还会吸收气体带
进杂质,甚至带入许多固、液体质点。因此,实际金属的液态结构是非常复杂的。它也存在
着游动原子集团、空穴以及能量起伏,在原子集团和空穴中溶有各种各样的合金元素及杂质
元素,由于化学键力和原子间结合力的不同,还存在着浓度起伏以至成分和结构不同的游动
原子集团。