因此,实际金属和合金的液体结构中存在着两种起伏:一种是能
量起伏,表现为各个原子间能量的不同和各个原子集团间尺寸的不同;另一种是浓度起伏,
表现为各个原子集团之间成分的不同。
如果AB原子间的结合力较强,则足以在液体中形成新的化学键,在热运动的作用下,
出现时而化合,时而分解的分子,也可称为临时的不稳定化合物,或者在低温时化合,在高
温时分解。例如,硫在铁液中高温时可以完全溶解,而在较低温度下则可能析出FeS。当
AB原子间或同类原子间结合非常强时,则可以形成比较强而稳定的结合,在液体中就出现
新的固相 (如氧在铝中形成Al2O3,氧与铁中的硅形成SiO2 等)或气相。
2.铸件的凝固方式
一般将铸件的凝固方式分为三种类型。逐层凝固方式、体积凝固方式 (或称糊状凝固方
式)和中间凝固方式。铸件的凝固方式取决于凝固区域的宽度。
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T1 和T2 是铸件断面上两个不同时刻的温度场。
从图中可观察到,恒温下结晶的金属,在凝固过程中其铸件断面上的凝固区域宽度等于
零。断面上的固体和液体由一条界线 (凝固前沿)清楚地分开。随着温度的下降,固体层不
断加厚,逐步到达铸件中心。这种情况为 “逐层凝固方式”。
如果合金的结晶温度范围很小,或断面温度梯度很大时,铸件断面的凝固区域则很窄,
也属于逐层凝固方式 [图133(b)]。
熔化潜热使晶粒瓦解,液体原子具有更高
的能量,而金属的温度并不升高。从热力学角度,在恒压时,外界所供给的潜热,除使体积
膨胀做功外,还增加系统的内能,如式(11)所示。在等温等压下,熵值的增量如式(12)
所示。
系统熵值增加表示原子排列发生紊乱。因此,熔化过程就是金属从规则的原子排列突变
为紊乱的非晶态结构的过程。
2液态金属的结构
(1)从物质熔化 (汽化)过程对液态金属结构的认识 如表11所示,金属物质熔化时
的体积一般仅增加3%~5%,即原子平均间距仅增加1%~15%,熔化时的熵值变化量远
小于加热膨胀过程。