Структуры строения многокомпонентных жидкостей. Связь между свойствами жидких и твердых сплавов, страница 2

Наиболее надежно D (r) вычисляется из экспериментальных данных о распределении в пространстве интенсивности рассеянных жидкостью рентгеновских лучей, электронов или нейтронов. Частота применяемого излучения во много раз превышает частоту тепловых колебаний и взаимных перемещений частиц жидкости. Рассеяние «длительное» время происходит от системы квазинеподвижных частиц. Смена их положения приводит к наложению на первую дифракционную картину второй и т. д. Поэтому при определении среднестатистической функции D (r) движение частиц несущественно. Важны лишь реализующиеся при этом значения межатомных расстояний. Таким образом, функция радиального распределения атомов представляет собой усредненную по объему и времени характеристику жидкости, не зависящую от начала отсчета. Определение ее на основе эксперимента при соответствующем анализе всех дифракционных результатов - это в настоящее время единственный прямой и наиболее объективный путь установления структурных характеристик металлических расплавов. Но важно то, что среднестатистическим значениям координационных чисел и наиболее вероятных межатомных расстояний может соответствовать весьма большое количество комбинаций различных вполне конкретных атомных упаковок. Теоретические расчеты показывают, что одна и та же экспериментальная зависимость интенсивности рассеянного излучения и соответствующая ей функция радиального распределения атомов могут быть получены для разных расплавов, отличающихся структурой микрогруппировок и их объемными долями. К тому же лишь среднестатистическими сведениями о структуре часто не удается объяснить сложного характера температурных и концентрационных зависимостей свойств расплавов, особенно многокомпонентных. В этом случае приходится прибегать к другим, более конкретным способам описания структуры.

1.2 Модельные способы описания структуры жидкостей

Модельные способы, основанные на представлениях о микронеоднородном строении жидкости. Согласно этим представлениям, жидкость, особенно многокомпонентная, рассматривается как совокупность атомных образований с конкретной, чаще всего различной, структурой в каждом из них. Ее конкретные черты, характерные для каждой данной жидкости, часто не могут быть установлены однозначно. Степень их достоверности зависит от надежности и количества положенных в основу модели экспериментальных данных. Модельные способы применяют при интерпретации и свойств расплавов, и функции радиального распределения, особенно если ее не удается отождествить с размытой тепловым движением твердотельной структурой какого-либо одного типа. Основанием для построения моделей служат результаты как физико-химических, так и дифракционных экспериментов.

Модель микронеоднородного строения применительно к многокомпонентным расплавам, а в ряде случаев и к чистым металлам представляет собой результат развития ставших классическими положений о сиботаксическом состояний жидкостей.

Предложен наглядный и обоснованный вариант математического описания причин возникновения и устойчивости сиботаксисов в жидкости. Его авторы, принимая за основу максвелловское распределение частиц по энергиям, вычислили вероятность образования двух- и многоатомных группировок с элементами связей, присущих твердому телу. Благодаря этому им удалось оценить ряд важнейших параметров кристаллизации и объяснить некоторые .дискуссионные ее закономерности. Очень важно, что основные выводы работы справедливы и при другом, а не только максвелловском характере распределения энергии в системе взаимодействующих атомов. Частицы, обладающие сравнительно малой энергией теплового движения, неизбежно объединяются в группировки, связи в которых подобны твердотельным. В то же время интенсивное движение частиц с наибольшей энергией, т. е. колебания их с наибольшими амплитудой и частотой приводят к возникновению микрообластей, характеризующихся весьма низкой плотностью заполнения. В определенном смысле это - локальные «разрывы» между плотными группировками. Микронеоднородность строения жидкости значительно усиливается, если ввести в эту модель положение об энергетической неравноценности и различной прочности и жесткости отдельных межатомных связей. Время существования группировок, образованных сильносвязанными частицами, при малой энергии теплового движения последних резко увеличивается.