【拼音】:yetai jinshu

[外语]:液态金属

与简单的非金属液体有很多相似之处,自20世纪60年代以来得到了更多的研究。但其结构细节仍不清楚。熔融金属的X射线或中子散射可以获得其径向分布函数gr)(参见非晶材料的结构模型),它以平均意义上描述了熔体。身体结构。当rσσ为原子有效直径,图1)时,g() r)=0,说明原子就像硬球一样,不能互相穿透。当r大于2~3nm时,原子完全随机排列,g(r)→1。原子周围最近邻居的数量称为配位数Z

其中 ρ0 是熔体颗粒数密度。大多数金属熔化时,其体积增加约5%,原子序数Z减少,而金属键保持不变。少数“异常金属”(如Ga、Ge、Bi、Sb等)熔化时体积收缩约5%,Z增大,共价键部分变为金属键。各种金属熔化后的结构趋于相似,Z约为9至12。随着温度的升高,熔体的Zr1略有变化,但g(r)的基本特征保持不变。

液态金属可以看作是正离子流体和自由电子气的混合物。自由电子受到“赝原子”(由正离子和自由电子屏蔽云组成)的非常弱的电势的影响。除了两个正离子之间的直接静电排斥势之外,还存在通过自由电子气的间接相互作用势。上述两个势的叠加称为原子间有效势φr)。理论分析指出:φ(r)在长范围内振荡(图2)。人们建立了φ(r)与g(r)的积分方程的关系,可得从 获得 φ (r) 求解 g(r),或从 g( r)寻找经期 φr)。 “硬球模型”可以很好地阐明液态金属的结构和一些热力学性质。如果我们将φ(r)作为“硬球势”,并与合适的硬球直径相匹配,我们还可以得到g() )与实验r)一致。通过傅里叶变换由衍射强度计算出的g(r)总是存在一定的误差。人们无法证实或否认熔体φ(r)振荡的存在。

金属熔化后比热容略有增加,其熔体自扩散系数是晶态的105倍。这表明熔体原子发生轻微振动,振动中心可以在熔体中流动。动力学信息可以从熔体中中子的非弹性散射中获得(参见中子衍射):可以通过测量熔体(例如熔融的锡或铅)的非弹性相干截面来研究粒子的集体运动。实验指出,在远低于临界点的温度范围内,熔体中存在一些类似于声子的元素激发,熔体可以发生横波振动。

金属熔体在急剧冷却到低于某个玻璃化转变温度Tg时可能会变成金属玻璃。粘度系数超过1013泊的过冷熔体通常称为金属玻璃。金属很难过热到熔点以上。目前还没有完整的金属熔化理论。

金属熔化后,其阴极电导率、热导率、温差电位率等略有变化,但数量级与晶态时相同。熔化前后的阴极倍率比 ρ/ ρ约为2,导热系数比λ{ img_6:aHR0cDovL3d3dy5iYWl2ZW4uY29tL3VwbG9hZHMvYmFpa2UvNS81NjMxN3k4OTgyMzRfODg4NC5qcGc=/}/λ 介于 1 和 2 之间。熔融金属仍然是电和热的良好导体。液态金属在核反应工程中常用作传热介质。大多数金属熔化时,霍尔系数 R 几乎恒定。熔体ρ 几乎与温度无关,可以用自由电子模型处理。金属的磁化率ⅹ由离子xe和自由电子xe组成。金属熔化后,离子抗磁性基本保持不变(“异常”金属除外),磁化率增量,测量值Δx可以研究电子态的变化当金属熔化时。不同金属熔化后,其电学、磁学、光学等性能趋于相似。

人们开始研究液态金属,特别是过渡元素、稀土元素及其合金熔体的电子结构。我们知之甚少。例如:在压力下加热熔体可以将其(如Fe、Ni、Ce等)变成液态半导体。一些二元合金(例如Cs和Au)具有自由电子,在一定浓度下无法导电。这些都是液态金属物理学的前沿问题。

娱乐
  1. T.E.Faber,液体理论м等人,剑桥,伦敦和纽约,1972 年。
  2. S.Takeuchi,编辑, 液体的性质 мetals,Taylor 和 Fracis,伦敦,1973 年。