金屬液態成型理論與技術基礎（簡體書）

3.3.3 液態金屬的結構
那么液態金屬的結構究竟是怎么樣的呢？從上述分析可見：
（1）液態金屬中原子之間的平均距離比固態時增加不大，仍然相當近，原子間仍然保持較強的結合能。因此，液態金屬的原子不能像氣態時那樣無束縛地運動，然而，原子的排列在幾個原子距離范圍內仍具有一定的規律性。但是液態金屬原子間的結合已受到部分破壞，其排列的規律性僅保持在較小的范圍內，這個范圍約為由十幾個到幾百個原子組成的集團，稱為“原子集團”。可見，液態是由許多原子集團所組成的，這種僅在原子集團內仍具有一定規律性的排列稱為“近程有序排列”。
（2）由于液態金屬中原子熱運動激烈，能量起伏大，產生頻繁的跳躍，原子集團內具有較大能量的原子則能克服鄰近原子的束縛，很容易由一個平衡位置跳到另一個平衡位置。除了在集團內產生很強烈的熱運動外，還能成簇地脫離原有原子集團而跳入另一個原子集團中，或者形成新的原子集團。因此，原子集團都處在瞬息萬變的狀態。原子集團的平均尺寸隨溫度的升高而變小。由于能量起伏，各原子集團的尺寸也是不同的，因此也稱其為“結構起伏”。
（3）原子集團之間的距離較大，結合比較松散，如同存在“空穴”。空穴的存在使液態金屬中共有電子的運動發生變化，在原子集團內，自由電子仍歸原子集團所有原子共有，故仍能保持金屬導電的特征。而在原子集團之間，自由電子難以自己飛躍空穴，只能伴隨集團間原子的交換而跟著正離子一同轉移到另外一個原子集團，可見，原子集團間的導電具有離子導電的特征。所以大部分液態金屬的電阻率比固態金屬大。
（4）工業上應用的實際合金往往是多元合金，且原材料中存在多種多樣的雜質，分布也不均勻，存在方式也不同，有的以固溶方式存在，有的與其他原子形成某些液態、固態或氣態的化合物。由于各種元素的原子之間結合力不同，結合力較強的原子容易結合在一起，而把另外的一些原子排斥到別處。因此，在眾多原子集團中，有的A原子多，有的B原子多，即原子集團之間還存在成分的不均勻性，稱為“濃度起伏”。因此，實際金屬和合金的液態結構中存在著兩種起伏，一種是能量起伏，表現為各個原子間能量的不同和各個原子集團間尺寸的不同；另一種是濃度起伏，表現為各個原子集團之間成分的不同。
另外，在熔化過程中，金屬與爐氣、熔劑、爐襯的相互作用還會吸收氣體，帶進雜質，甚至帶入許多固態、液態質點。因此，工業上應用的實際金屬和合金的液態結構是非常復雜的。
綜上所述，可以認為，實際金屬和合金的液態結構是：液態金屬中存在著瞬息萬變的原子集團、空穴以及能量起伏；在原子集團和空穴中溶有各種合金元素及雜質元素；由于原子間結合力不同，還存在著濃度起伏以及成分和結構不同的原子集團；在一些化學親和力較強的原子之間，還可能形成不穩定的（1臨時的）或穩定的化合物，這些化合物可能以固態、氣態或液態出現，有的在金屬保持液態的過程中上浮或下沉，而有些則懸浮于液態金屬中，成為夾雜物。所以實際金屬和合金的液態結構在微觀上是由成分和結構不同的原子集團、空穴和許多固態、氣態或液態的化合物組成的，它是一種“渾濁”的液體。