/OND 目前流行的液态金属结晶的结构模型是微晶无序 模型和拓扑无序模型,如图6-3所示 微晶无序模型认为液态金属原子具有近程有序、 远程无序的排列形态。有序部分与晶态相似,类似微 晶,而徽晶间原子排列方式不同,见图6-3a。 拓扑无序模型是由简单的几何单元组成的近程有 序(图6-3b,最小单元是四面体。这些单元规则地或不 规则地连续排列,又称密集无序堆垛模型,后发展为 随机密堆垛模型,即把原子当作刚性小球,在一不规 则容器中随机密堆,这样堆垛的结果,其配位数和径 向密度函数与液态金属结构的实验结果基本吻合。 2020年9月 复旦大学材料科学系
2020年9月 复旦大学材料科学系 17 ● 目前流行的液态金属结晶的结构模型是微晶无序 模型和拓扑无序模型，如图6-3所示。 微晶无序模型认为液态金属原子具有近程有序、 远程无序的排列形态。有序部分与晶态相似，类似微 晶，而微晶间原子排列方式不同，见图6-3a。 拓扑无序模型是由简单的几何单元组成的近程有 序(图6-3b), 最小单元是四面体。这些单元规则地或不 规则地连续排列，又称密集无序堆垛模型，后发展为 随机密堆垛模型，即把原子当作刚性小球，在一不规 则容器中随机密堆，这样堆垛的结果，其配位数和径 向密度函数与液态金属结构的实验结果基本吻合
(b) (a)微晶无序模型(b)拓扑无序模型 图6-3无序结构模型示意图 2020年9月 复旦大学材料科学系
2020 年 9 月 复旦大学材料科学系 18 (a) 微晶无序模型 （b）拓扑无序模型 图6-3 无序结构模型示意图
/OND 结构模型是一种相对的静态结构,实际液体中 原子是不停地作热运动,无论是有序区域还是无序区 域,都在不停地变换。液态金属中这些不断变换的近 程有序原子集团与无序原子间形成了动态平衡。 高温下原子热运动剧烈,近程有序原子集团只 维持短暂时间(10-1ls即消失,新的原子集团又同时 出现,时聚时散,此起彼伏。这种结构不稳定现象称 为结构起伏( structural fluctuation)或相起伏 (phase fluctuation) 结构起伏包括能量起伏是液态金属结晶时的结 构特征,是产生晶核的基础 2020年9月 复旦大学材料科学系
2020年9月 复旦大学材料科学系 19 结构模型是一种相对的静态结构，实际液体中 原子是不停地作热运动，无论是有序区域还是无序区 域，都在不停地变换。液态金属中这些不断变换的近 程有序原子集团与无序原子间形成了动态平衡。 高温下原子热运动剧烈，近程有序原子集团只 维持短暂时间(10－11s)即消失，新的原子集团又同时 出现，时聚时散，此起彼伏。这种结构不稳定现象称 为结构起伏（structural fluctuation ）或相起伏 （phase fluctuation）。 结构起伏包括能量起伏是液态金属结晶时的结 构特征，是产生晶核的基础
/OND 结构起伏的尺寸大小与温度有关。一定温度下 涌现出大小不同的原子短程规则排列的几率是不相 同的,如图5-4所示。 结构起伏大小 图6-4液态金属结晶时短程规则排列结构的几率 2020年9月 复旦大学材料科学系
2020年9月 复旦大学材料科学系 20 图6-4液态金属结晶时短程规则排列结构的几率 结构起伏的尺寸大小与温度有关。一定温度下 涌现出大小不同的原子短程规则排列的几率是不相 同的, 如图5-4所示
/OND 原子短程规则排列的尺寸越小或越大,出现的几 率也将越小。 根据热力学理论,在过冷液态金属中,短程规则 排列的结构尺寸越大,结构越稳定,只有短程规则排 列尺寸较大的结构,才能长成晶核( nucleus)。 把过冷液态金属中短程规则排列、尺寸较大的原 子排列有序部分称为晶胚( embryo) 定温度下,最大的晶胚有一个极限值rn。而 且液态金属的过冷度越大,实际可能出现的最大晶胚 尺寸也越大,如图6-5所示 2020年9月 复旦大学材料科学系 21
2020年9月 复旦大学材料科学系 21 原子短程规则排列的尺寸越小或越大，出现的几 率也将越小。 根据热力学理论，在过冷液态金属中，短程规则 排列的结构尺寸越大，结构越稳定，只有短程规则排 列尺寸较大的结构，才能长成晶核（nucleus） 。 ● 把过冷液态金属中短程规则排列、尺寸较大的原 子排列有序部分称为晶胚（embryo）。 一定温度下，最大的晶胚有一个极限值 rmax。而 且液态金属的过冷度越大，实际可能出现的最大晶胚 尺寸也越大，如图6-5所示