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。

因为空穴数目的增加不可能是突变的。因此，对于这种突变，应当理解为金属已熔化，已由固态变为

液态，发生状态改变造成的。从图１?１可以看出，假设在熔点附近原子间距达到了Ｒ１，原

子具有很高的能量，很容易超过势垒而离位。但是在相邻原子***引力作用下，仍然要向平

衡位置运动。虽然此时离位原子和空穴大为增加，金属仍表现为固体性质。若此时从外界供

给足够的能量———熔化潜热，使原子间距离超过Ｒ１，原子间的引力急剧减小，从而造成原

子结合键突然***，金属则从固态进入熔化状态。

对于结晶温度范围较宽的合金，散失一部分

（约２０％）潜热后，晶粒就连成网络而阻塞流动，

大部分结晶潜热的作用不能发挥，所以对流动性影

响不大。但是，也有例外的情况，当初生晶为非金

属，或者合金能在液相线温度以下以液固混合状

态，在不大的压力下流动时，结晶潜热则可能是个

重要的因素。例如，在相同的过热度下Ａｌ?Ｓｉ合金的流动性，在共晶成分处并非大值，而

在过共晶区里继续增加 （图１?２１），就是因为初生硅相是比较规整的块状晶体，且具有较小

的机械强度，不形成坚强的网络，能够以液固混合状态在液相线温度以下流动。