Жидкое состояние. Гомогенная кристаллизация, страница 2

Анализ кривых рассеяния рентгеновских лучей жидкостями привел к представлению о том, что в жидкости сохраняется лишь ближний порядок расположения частиц. Ближний порядок xapaктеризуется тем, что средние смещения атомов по отношению к идеальным сферам растут с увеличением r_t; относительное смещение двух далеко расположенных атомов А и В оказывается при наличии одного лишь ближнего порядка векторной суммой взаимных, смещений промежуточных атомов. Применение к этому статистическому суммированию теории броуновского движения приводит к выводу, что это смещение .пропорционально корню квадратному из расстояния между атомами А и В. Различие в распределении атомов при ближнем и дальнем порядках на примере плоской сетки из плотноупакованных шаров показано на рис. 6:2.

Рис. 6.2. Однослойная укладка равновеликих шаров: а — дальний порядок; б — ближний порядок

Представление о ближнем порядке связано с представлением об исходной идеальной структуре, которая «размывается» при плавлении. На рис. 6.3а показана функция атомного размещения,

Рис. 6.3. Радиальное распределение плотности в расплавленном сенное (а) и расплавленном натрия (в). Вертикальные линии характеризуют координационные сферы, соответственно кристаллического свинца (г. ц. к.) и кристаллического натрия (о. ц. к.); монотонные кривые характеризуют равномерное распределение плотности. На графиках для Na bubo же» рошее согласие результатов исследования различных актора* (кружки и точки)

построенная по данным о рассеянии рентгеновских лучей для свинца. Эта кривая весьма сходна с линией, построенной теоретически для размытой г. ц. к. решетки. Площадь кривой под первым максимумом определяет среднее число ближайших соседей у каждого атома жидкости, местоположение первого максимума — наиболее вероятное расстояние между соседними атомами.

Точно также сходна со своим кристаллическим «прототипом» кривая распределения атомной плотности у расплавленного натрия

(см. рис. 6.3,6, кривая а).

У металлов с к. ч.=12 (в твердом состоянии) при плавлении, как видно из рис. 6.2, усредненное к. ч. бывает несколько меньше 12, у металлов с «рыхлыми» решетками плавление вызывает вместе с общим размытием структуры и некоторое изменение упаковки атомов, направленное в сторону повышения плотности упаковки. Это обстоятельство вызывает уменьшение удельного объема Bi при плавлении.

Как видно из рис. 6.3,  по   мере увеличения расстояния г от началь-

Рис. 6.4. Рассеяние нейтронов расплавленным рубидием примесного атома кривая, вычисленная по различной температуре (температура плавления 38,8°С) -экспериментальным данным, все  меньше отличается от кривой, построенной для равномерного распределения, порядок ощущается все слабее, поэтому он и называется ближним.

С повышением температуры расплавленного металла интерференционные максимумы на кривой рассеяния рентгеновских лучей или нейтронов (рис. 6.4) размываются, что свидетельствует об увеличении размытия структуры.

В. И. Данилов показал, что различные типы идеальных решеток размываются при плавлении по-разному: более четко сохраняют ближний порядок после расплавления металлы с компактными решетками (например, свинец), сильнее сглаживаются интерференционные максимумы на кривых рассеяния расплавленных металлов с рыхлыми упаковками, характеризующимися небольшими координационными числами (Bi).

Резкое ослабление ближнего порядка после плавления метал лов с рыхлыми упаковками объясняется тем, что тепловое дви жение частиц стремится сделать размещение атомов наиболее ком пактным, т. е. приблизить упаковку атомов к плотнейшей.    ,

Исследуя рассеяние рентгеновских лучей в расплавленных эвтектиках Pb—Bi, Pb—iSn, Bi—Sn, В. И. Данилов и И. В. Радченко показали, что интерференционные картины, наблюдающиеся при -этом, можно объяснить как результат наложения интерференционных картин, характерных для расплавов компонентов, входящих в эти эвтектики. Таким образом, в эвтектических сплавах имеются области, ближний порядок в которых соответствует кристаллической структуре компонента А, и области с ближним порядком, характерным для компонента В.