实际金属比上述现象复杂得多，因为工业应用的金属主要是合金，而且是多元合金；原９

材料中存在多种多样的杂质，有些杂质的化学分析值虽然不高，甚至低于１０－４数量级，但

其原子数仍是惊人的；在熔化过程中，金属与炉气、熔剂、炉衬的相互作用还会吸收气体带

进杂质，甚至带入许多固、液体质点。因此，实际金属的液态结构是非常复杂的。它也存在

着游动原子集团、空穴以及能量起伏，在原子集团和空穴中溶有各种各样的合金元素及杂质

元素，由于化学键力和原子间结合力的不同，还存在着浓度起伏以至成分和结构不同的游动

原子集团。

 可以看到，液态铝中的原子的排列在几个原子间距的小范围内，与其固态铝原子的排列

图１５　７００℃时液态Ａｌ中原子分布曲线

［当ｒ→∞时，ρ（ｒ）→ρ０，表示

较大体积中的原子平均密度

（相当于非晶态材料）］

方式基本一致，呈现出一定的有规则排列；而距离远的原子

排列就不同于固态了，表现为无序状态。这也是液态金属结

构的主要特征，称之为 “近程有序”、“远程无序”结构。

（３）液态金属结构的理论模型　对液态金属结构的理

论描述至今还没有一个公认的、系统的、科学的模型。以

下就几类典型模型做简要介绍。

当使表面增加ΔＳ面积时，外界对系统所

做的功为ΔＷ＝σΔＳ。外界所做的功仅用于抵抗表面张力而使系统表面积增大所消耗的能量。

该功的大小等于系统自由能的增量，即

ΔＷ＝σΔＳ＝ΔＦσ＝ΔＦΔＳ（１１１）

由此可知，表面自由能即单位面积上的自由能。由于表面自由能可表达为力与位移的乘

积，因此，［σ］＝Ｊｍ２＝Ｎ·ｍｍ２ ＝Ｎｍ

这样，σ又可理解为物体表面单位长度上作用着的力，即表面张力。表面自由能与表面

张力在数值上是相同的，它们是从不同角度描述了同一现象。但在习惯上往往都采用表

面张力这个名词。