液态金属结构的研究进展

综述目前液态结构国内外研究现状、取得的成果及研究存在的问题,金属熔体的物理性质如粘度、密度等都与液态结构密切相关,而且也具有重大的现实意义。     

金属熔体中程有序结构的演化及其遗传性

通过X射线衍射分析,人们发现金属熔体中不仅存在短程有序结构,而且存在中程有序结构。早在20世纪60年代,Steeb在Mg-Sn合金熔体结构的衍射研究中发现,该合金熔体在较大的成分浓度范围内存在尺寸较大的类固体Mg_2Sn结构。但人们当时还没有中程有序的概念。Hoyer及其合作者在Au-Ge合金熔体的衍射实验研究中发现,在Au_(72)Ge_(28)合金中,当温度低于两合金熔点时,在衍射矢量为13.5nm~(-1)处,结构因子曲线上存在明显预峰,预峰强度随温度的增高而减小,当温度高于1273K时,预峰消失。他们认为,预峰的存在表明熔体中存在中程有序结构。结构因子第一峰前的预峰,是熔体中中程有序的表征,这一点已被广大相关研究者所共识,并已成为研究热点。山东大学材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室是国内最早从事液态金属结构研究的单位,也是目前国内     

二元合金熔体结构转变过程的动力学行为

文章采用电阻率法研究了PbSn、InSn、InPb等二元合金熔体在保温条件下的结构转变动力学过程,并探讨其动力学特征与微观物理机制.分析表明二元合金熔体中结构转变过程是一个新相生成、旧相消失的动力学过程,并符合"形核-长大"类型,其中液相中新结构原子团簇的"形核率"为转变速率的主导控制因素,且存在2类不同的动力学转变模...     

Ｉｎ及Ｉｎ—Ｃｕ合金熔体的粘度研究

利用回转振动粘度仪对纯Ｉｎ、Ｉｎ—５％Ｃｕ合金及Ｉｎ—２０％Ｃｕ合金在液相线以上不同温度进行了粘度测量，实验结果表明，随温度升高，三种熔体的粘度都呈现减小趋势，且符合指数变化规律；纯Ｉｎ在４３０℃和４７０℃左右粘度出现异常变化，Ｉｎ—５％Ｃｕ合金在６００℃附近粘度值有突变，Ｉｎ—２０％Ｃｕ合金在测试温度范围内没有明显变化，粘度的突变表明了液体结构的转变；在Ｉｎ中加入５％Ｃｕ后，熔体的粘度值减小，而加入２０％Ｃｕ后，熔体的粘度值明显升高．     

过冷液态Mg70Zn30合金微观结构的分子动力…

采用广义非定域模型赝势及分子动力学模拟技术研究了过冷液态Ｍｇ７０Ｚｎ３０合金的局域微观结构。计算了Ｍｇ７０Ｚｎ３０合金的偏结构因子、原子集团的键取向序和长程关联函数。研究结果表明，过冷液态Ｍｇ７０Ｚｎ３０合金表现出较强的局域二十面体对称，随着过冷度的增大，二十面体对称增强。此外，还发现过冷液态Ｍｇ７０Ｚｎ３０合金具有一定程度的化学短程序。     

Ｉｎ熔体的结构变化与粘度变化之间的联系

利用高温液态金属X射线衍射仪在280℃、390℃、550℃、650℃、750℃研究了In熔体的结构.实验结果表明,In熔体的平均最近邻原子间距和原子配位数随温度的升高而减小,原子团簇出现热收缩现象,且收缩在390～550℃温度区间内发生突变,收缩明显.利用回转振动粘度仪对In熔体在液相线以上不同温度进行了粘度测量,结果表明,随温度升高,In熔体的粘度降低,总体上呈现指数变化规律,在430℃和470℃附近出现异常变化.粘度出现异常变化的温度与其结构发生突变的区间一致,表明熔体粘度与熔体结构之间有着密切的联系.     

液态In-49.1Sn合金结构的分形特征

文章在X-Ray衍射实验的基础上,把分形理论用于分析高温液态In-49.1Sn结构,发现其结构是一种多度域分形结构.通过分形分析可知短程序中的原子排布构成了低维分形结构,而远程无序状态的原子排布构成了高维分形结构.低维分形结构影响和决定了整个液态结构.     

液态Ca50Zn50合金快速凝固过程中微观结构的演变特性

采用分子动力学方法对液态Ca50Zn50合金的快速凝固过程进行了模拟研究.并采用双体分布函数、HA键型指数法、原子团类型指数法(CTIM)和可视化等方法对凝固过程中微观结构的演变特性进行了分析.结果表明：由于Ca,Zn原子的半径差异较大,导致总双体分布函数的第1峰明显分裂成为3个次峰,随着温度下降,半径较小的Zn原子互为近邻的几率明显增加.系统中1551键型所构成的二十面体基本原子团(12 0 12 0)的数量占绝对优势,对非晶态结构的形成起主导作用.系统中基本原子团的中心原子主要是原子半径较小的Zn原子.具有短程序的基本原子团之间大多以共顶点(VS),共棱线(ES),共面(FS)和相互交叉(IS)的方式相结合,在凝固形成非晶态的过程中,基本原子团大多以相互交叉(IS)的方式相结合,最后形成各种不同尺寸的、原子结合比较紧密、结构比较稳定的较大团簇.     

液态二元钠钾合金电阻率的计算

采用齐曼—费柏理论计算了不同组分比例下液态二元钠钾合金的电阻率。     

液态金属Al凝固过程中大团簇结构的形成与演变机理

采用分子动力学方法, 对含有400000个Al原子的液态金属大系统在凝固过程中纳米级大团簇结构的形成、演变特性进行了模拟研究, 并采用中心原子法、键对分析技术与原子团类型指数法(CTIM)相结合, 描述了各种类型的基本原子团结构组态. 结果表明: 在所有的键型与原子团类型中, 以1551键型以及由1551键型所构成的二十面体原子团(12 0 12 0)的数量最多, 它们在液态金属Al的微观结构转变中起着决定性的作用; 纳米级大团簇(含有多达150个原子)是由一些大小尺寸相差较大的中、小团簇通过拉锯式(得而复失、失而复得)的相互竞争形式不断兼并、演变后, 相互连接而成, 而不是以某一个原子为中心按一定规则堆积为多个壳层而成, 这正是与由气相沉积、离子溅射等方法所获得的团簇结构的本质差别所在; 虽然纳米级大团簇结构的形状和大小各不相同, 但都具有突出的角隅, 正好成为液态金属凝固过程中形成各种支晶结构的起点.     

水工金属结构焊接质量的管理

不工金属结构焊接质量不仅影响焊接产品的使用性能和寿命,更重要的是影响人身和财产安全.随着我国国内水电事业的不断发展,对水工金属结构的焊接质量要求越来越高.特别是近年来数目众多的大型水电站建设的投入,对水工金属结构的焊接质量提出了更高的要求.     

温度诱导非连续液-液结构转变--液态物质新的物理图像

长期以来,合金成分-温度相图的液相线(TL)以上区域被视为均一的液相区,即传统平衡热力学理论所指的均匀液体.关于液体结构和性质对温度的关系,传统理论一直认为从TL到液-气临界点为连续渐变;然而,近年来的研究却观察到了不同于上述传统理论的新的物理图像;一些合金熔体在高于TL数百度的温度范围,可发生温度诱导液-液转变(TI-LLST),即熔体结构及诸方面性质随温度发生非连续的变化.     

金属熔体的结构与性质Ⅱ——液相线以上不高温度区间原子集团的演变

基于液态金属的微观不均匀性理论,建立了一个定量描述金属熔体结构信息的计算模型,该模型只需要固态金属的热物性参数及基本结构参数即可给出熔体结构的主要信息,包括激活原子的相对浓度、原子集团的尺寸及其内部包含近程有序原子数等.利用所建立模型计算了液相线以上不高温度区间铝、镍熔体的主要结构信息,计算结果与试验值符合较好.同时,分析了过热温度对第Ⅰ、第Ⅱ主族元素的熔体结构信息的影响,随着温度的升高,熔体结构信息发生规律性变化;讨论了原子序数对第Ⅰ、第Ⅱ主族元素的熔体结构信息的影响,对于第Ⅰ主族元素,熔体结构信息随着原子序数的增加而呈规律性变化,原因是第I主族元素的所有晶体结构均为bcc点阵排列,而对于第Ⅱ主族元素,熔体结构信息变化未呈现出显著的规律性,这主要是第II主族元素晶体结构的点阵排列呈hcp-fcc-bcc转变所致.这为深入认识金属熔体结构及预测熔体物性变化提供了有效的途径.     

日本液态铅铋合金冷却快堆包壳和结构材料研究现状初探

本介绍日本在下一代快堆候选堆型——液态铅铋共晶合金冷却快堆的研究开发中，针对其关键问题之一——包壳和结构材料与液态铅铋合金冷却剂的高温相容性问题的研究现状和作对此问题的思考，特别指出了解决现试验中的钢试样表面氧化保护膜的magnetite层致密化问题的必要性和实验研究途径。     

电场作用下二元液态合金中溶质活度变化理论模型

通过对Cu-0.2%Al合金施加直流、交流和脉冲电场发现,Cu液中溶质Al的活度系数随电场强度的增加,呈不同程度的减小趋势.为了进一步研究溶质Al的活度减小的原因,对Al-5%Cu合金在熔融状态下进行了液态淬火.通过淬火后的金相组织观察发现,电场作用下液态金属的结构发生了明显的变化,溶质在合金溶液中的分布发生了沿某一个方向聚集的现象.从而揭示了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的本质,并在此基础上建立了电场作用下二元系合金中溶质活度变化的理论模型.