最新03-冶金熔体的结构PPT课件.ppt

《最新03-冶金熔体的结构PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、03-冶金熔体的结构冶金熔体的结构：指冶金熔体中各种质点的排列状态。熔体结构主要取决于质点间的交互作用能。冶金熔体的物理化学性质与其结构密切相关。相对于固态和气态，人们对液态结构，尤其是冶金熔体结构的认识还很不够。在接近临界温度时，液态与气态较接近。通常情况下，冶金熔体的结构和性质更接近于其固态。不同的冶金熔体具有明显不同的结构和性质。3.0概述3.0概述3.1金属熔体的结构3.1.1金属晶体的结构3.1.2金属熔体的结构3.1金属熔体的结构基本事实I(续)金属液、固态的比热容差别一般在10%以下，而液、气态比热容相差为20%~50%

2、。金属液、固态中的原子运动状态相近。大多数金属熔化后电阻增加，且具有正电阻温度系数。液态金属仍具有金属键结合结论I在熔点附近液态金属和固态金属具有相同的结合键和近似的原子间结合力；原子的热运动特性大致相同，原子在大部分时间仍是在其平衡位（结点）附近振动，只有少数原子从一平衡位向另一平衡位以跳跃方式移动。3.1.2金属熔体的结构基本事实II液态金属中原子之间的平均间距比固态中原子间距略大，而配位数略小，通常在8~l0范围内熔化时形成空隙使自由体积略有增加，固体中的远距有序排列在熔融状态下会消失而成为近距有序排列。结论II金属

3、熔体在过热度不高的温度下具有准晶态的结构——熔体中接近中心原子处原子基本上呈有序的分布，与晶体中的相同（保持了近程序）；在稍远处原子的分布几乎是无序的（远程序消失）。表31图313.1.2金属熔体的结构返回3.1.2金属熔体的结构图31纯金属的原子结构模型返回3.1.2金属熔体的结构液态金属结构模型模型I接近熔点时，液态金属中部分原子的排列方式与固态金属相似，它们构成了许多晶态小集团。这些小集团并不稳定，随着时间延续，不断分裂消失，又不断在新的位置形成。这些小集团之间存在着广泛的原子紊乱排列区。模型I突出了液态金属原子存在局部排

4、列的规则性。3.1.2金属熔体的结构模型II液态金属中的原子相当于紊乱的密集球堆，这里既没有晶态区，也没有能容纳其他原子的空洞。在紊乱密集的球堆中，有着被称为“伪晶核”的高致密区。模型II突出了液态金属原子的随机密堆性。液态金属的结构起伏液态金属中的“晶态小集团”或“伪晶核”都在不停地变化，它们的大小不等，时而产生又时而消失，此起彼伏。结构起伏的尺寸大小与温度有关。温度愈低，结构起伏的尺寸愈大。3.1.2金属熔体的结构3.2熔盐的结构X射线及中子衍射研究表明：熔盐的结构与液体金属的结构大体相似，为短程有序，而远程为无序的结构。熔盐和熔

5、盐混合物都属于离子体系。在熔盐的离子溶液中，决定溶液热力学和结构性质的因素是离子间的库仑作用力。在离子熔体中，每个阳离子的第一配位层内都由阴离子所包围；在每个阴离子的第一配位层内由阳离子包围。阴、阳离子随机统计地分布在熔体中。3.2熔盐的结构熔盐在熔化时体积的增加比金属熔体的大得多。对于碱金属卤化物，体积可增加20%以上。对比：大多数金属的体积仅增加2.5%~5%假定体积的增加是由于液体晶格的离子间距的增加引起的，离子间平均距离至少必须增加6~7%以上。X射线衍射分析结果：离子间距稍有减少。熔盐熔化时的体积增加不是自由体积的增加。

6、熔盐结构的空穴模型3.2熔盐的结构为了说明熔盐在熔化时体积增加显著，须假定有空穴存在。在晶体晶格中插入空穴后，平均配位数减少。如：LiCl的配位数随着熔融而从6减少到4。空穴是在作为谐振子作用的球状的阴阳离子间形成的。空穴体积相当于熔融时的体积膨胀量，空穴是均匀分布的。计算表明，对于碱金属卤化物，空穴占据晶格的1/6~1/5。熔盐结构的空穴模型（续）3.2熔盐的结构3.3熔渣的结构3.3.1分子结构理论一、分子理论的基本观点二、分子理论的应用及存在的问题3.3.2离子结构理论一、固体氧化物的结构与性质二、液态炉渣的结构三、离子理论的应

7、用举例四、离子理论存在的问题3.3.3分子与离子共存理论一、共存理论的主要依据二、共存理论的基本观点3.3.4聚合物理论3.3熔渣的结构分子结构理论是最早出现的关于熔渣结构的理论。分子理论是基于对固态炉渣结构的研究结果。分子结构理论在熔渣结构的研究中已很少应用。在冶金生产实践中仍常用分子结构理论来讨论和分析冶金现象。3.3.1分子结构理论3.3.1分子结构理论一、分子理论的基本观点熔渣是由电中性的分子组成的。有的是简单氧化物（或称自由氧化物），如：CaO、MgO、FeO、MnO、SiO2、Al2O3等有的是由碱性氧化物和酸性氧化物结合

8、形成的复杂化合物（或称结合氧化物），如：2CaO·SiO2，CaO·SiO2、2FeO·SiO2、3CaO·P2O5等3.3.1分子结构理论分子间的作用力为范德华力。这种作用力很弱，熔渣中分子运动比较容易；在高温时分子呈