金属熔体的过热及过冷态的电阻率与结构相关性研究

该项目是对以前完成的基金项目的拓展和深入，即金属液态结构的研究由几何结构逐步深入到在电子层次上揭示其物理意义的内涵。.大多数金属材料在实际制备时经历了凝固过程，而在凝固前或多或少地存在着过冷现象。利用自主研制的非接触式金属熔体电阻率测量仪，实时地连续测量金属熔体电阻率随温度的变化，非接触、连续测量的特点，保证了能够测得过冷金属熔体电阻率变化；利用X射线衍射对不同温度下的过热金属熔体进行微观结构研究，结合Faber-Ziman理论和第一性原理，建立过热金属熔体的电阻率与其微观结构关系；利用这一关系和过冷金属熔体电阻率，研究分析过冷熔体的微观结构。本研究旨在电子层次上（价电子、自由电子等）揭示金属熔体的液态及过冷液态的电阻率、微观结构以及它们的相关性，为完善金属凝固理论奠定一定的理论依据，促进新型合金材料的开发。

基于以前完成的基金项目的成果，借助电阻率非接触测量装置，结合Faber-Ziman理论分析，将金属熔体结构的研究由几何结构深入到电子层次，由液态金属结构拓展到过冷液态的电阻率与结构变化的相关性研究领域。.基于理论分析，对非接触电阻率测量装置进行数学建模，将测得的电信号转化为电阻率数据。结合非接触和直流四电极法测量，测得了液态Pb-Sb，Cu-Pb，Cu-Sb合金系统的电阻率随温度、成分的变化，依据Ziman理论对实验结果进行了理论分析。借助X射线衍射，粘度测量，从头算分子动力学模拟等手段对Cu-Sb合金及共晶Cu-Ag合金，共晶Ni-Sb合金的液态结构进行了分析。采用玻璃包裹结合非接触测量的方式，测得了液态Pb-Sb，Ni-Sb共晶，Cu-Ni及Cu-Co合金的液态及过冷态的电阻率随温度关系，Cu-Co合金异常的电阻率温度关系表明电阻率可以有效表征对过冷液态液液相分离等结构转变。这些研究对于揭示结构演变与电阻率性质变化的相关性，为完善凝固理论提供了有效的实验证据。