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１金属晶体中的原子结合、加热膨胀、熔化 晶体的结构和性能主要决定于组成晶体的原子结构和它们之间的相互作用力与热运动。 各种不同的晶体其结合力的类型和大小是不同的。但是在任何晶体中，两个原子间的相互作 图１１ Ａ、Ｂ原子作用力Ｆ和 势能Ｗ 与原子间距Ｒ的关系 用力或相互作用势能与它们之间距离的关系在性质上是相同的，如图１１所示。图１１（ａ） 表示原子间相互作用力Ｆ随原子间距离Ｒ的变化规律。当两个原子相距无穷远时，相互作 用力为零，当两原子靠近时，原子间产生吸引力 （Ｆ＜０）， 并随距离的缩短而增大。随着距离的继续缩短，到达Ｒ＝ Ｒ１ 时，吸引力大。 一、液态金属的结构 人们对液态金属结构的认识滞后于固体金属，这是因为它是以液体这样一个无序体系作 为研究对象。近年来，利用Ｘ射线、电子和中子衍射及同步辐射技术得到液态金属及合金 直接的结构信息，促进了液体金属物理研究的不断深入。通过两种方法可以研究金属的液态 结构。一种是间接方法，即通过固→液态、固→气态转变后一些物理性质的变化判断液态的 原子结合状况，另一种是较为直接的方法，即通过液态金属的Ｘ射线或中子线的结构分析 研究液态的原子排列情况。在了解液态金属的结构之前，有必要对金属晶体的原子结合、加 热膨胀及熔化过程加以阐述。 当使表面增加ΔＳ面积时，外界对系统所 做的功为ΔＷ＝σΔＳ。外界所做的功仅用于抵抗表面张力而使系统表面积增大所消耗的能量。 该功的大小等于系统自由能的增量，即 ΔＷ＝σΔＳ＝ΔＦσ＝ΔＦΔＳ（１１１） 由此可知，表面自由能即单位面积上的自由能。由于表面自由能可表达为力与位移的乘 积，因此，［σ］＝Ｊｍ２＝Ｎ·ｍｍ２ ＝Ｎｍ 这样，σ又可理解为物体表面单位长度上作用着的力，即表面张力。表面自由能与表面 张力在数值上是相同的，它们是从不同角度描述了同一现象。但在习惯上往往都采用表 面张力这个名词。