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金属熔化:原子运动变流体

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:金属受热时,随着温度升高,原子的平均热运动能量升高,原子的热振动加剧、振幅加大、原子间距加大,一般表现为金属的膨胀。即使是这样的空位数,已使晶体失去固定的形状和尺寸,而逐步转变为流体,即熔化。因密度和尺寸的差别,这些杂质集团可能上浮、下沉或悬浮于合金液中,此外,合金液中还存在溶解的某些元素,故铸造合金液内有浓度起伏,表现为各原子集团的化学成分不同。

金属熔化:原子运动变流体

马克斯维尔(Maxwell)指出,晶体原子的平均能量(动能与势能之和)EM与温度T成正比。金属受热时,随着温度升高,原子的平均热运动能量升高,原子的热振动加剧、振幅加大、原子间距加大,一般表现为金属的膨胀。同时,超过平均能量而达到离位能量的原子数目增多。这些离位原子在点阵中频繁跳跃,造成原子内蒸发现象,形成许多行踪不定的空位;当温度达到或超过熔点时,离位原子和空位数目更加增多。理论上,接近熔点时晶体内的空位数不超过原子总数的1%。即使是这样的空位数,已使晶体失去固定的形状和尺寸,而逐步转变为流体,即熔化。

合金液由许多“游动的原子集团”所组成,集团内部有着近程有序排列的原子,与固态晶体相似,也存在着空位和离位原子。这些原子或集团的热运动很强烈,且存在很大的能量起伏。原子集团间还有空穴。温度越高,金属原子集团变得越小,游动也加快;除了母液之外,还存在着固态、液态的各种杂质构成的原子集团和气泡。因密度和尺寸的差别,这些杂质集团可能上浮、下沉或悬浮于合金液中,此外,合金液中还存在溶解的某些元素,故铸造合金液内有浓度起伏,表现为各原子集团的化学成分不同。总之,铸造合金液中含有多种元素,存在某些金属化合物、非金属夹杂物(固体和液体的)及气体,因此,铸造合金液是不均匀的,存在很大的能量起伏、浓度起伏。(www.xing528.com)

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