1.2.3研究现状

（1）固液界面能的理论估算

类似于固体表面能的研究分类,固液界面自由能的理论估算也可分为热力学方法和电子论方法,一下面主要介绍两种典型的热力学方法。

 Skapski理论估算法这是一种较为经典的方法,又称之为“断键模型”法(BrokenBondModel),适用于纯金属及其自身融体在熔点时的固液界面自由能估算,由Skapski在1956年提出[2]。这一方法的基本假设是(1)固态金属在熔点时被它自身的融体完全润湿,θ角等于零。(2)在体相内部,只有最邻近的原子间有相互作用键能,在体相表面,这种最邻近相互作用的键是“折断”了的。(3)体相内部的原子配位数对液、固相是相同的。(4)液、固相界面的晶格排列皆为最致密面排列。

在上述假设基础上,利用式中△U-界面系统的摩尔内能增量,Zi、Zs-分别为体相和表面层原子配位数,△S-界面系统的摩尔熵增量,ε（εs、εl）-摩尔原子最近邻原子相互作用势能之和(下标“s”、“l”分别指固、液相。下同)；A-摩尔原子在单原子表面层上所占据的面积；Qf-摩尔熔化潜热；Na-阿伏伽德罗常数；M、ρ-摩尔质量和密度,f-与晶面取向有关的因子,称为PopulationDensityFactor。可推出:

从(1-6)式可看出,γsl为三部分贡献之和。其中第三项是嫡变的贡献。可以证明第三项的数值和前两项之和相比是很小的量,如忽略不计不会对γsl计算结果产生大的影响。

Skapski的模型简捷明了,主要利用了一些基本热力学理论而较少涉及复杂的品体结构,因而成为后来很多深入工作的基础[3,4,5]。

 Warren理论估算法这是一种较新的,适合于估算金属二元体系以及以固相为化合物，液相为金属的二元体系固液界面自由能的方法，由Warren在八十年代初提出[6]，该方法的优点在于不需要用任何溶液模型(如正规溶液模型)。他的基本出发点是:将γsl视作两部分贡献之和:一部分是“化学贡献”，(chemicalcontribution),另一部分是“结构贡献”,(structuralcontribution)。为分别考虑这两部分的贡献,他给出了由A、B两种元素组成的热力学系统中固液界面的模型(图1-1)。在此模型中,界面层为双原子层(由MN、OP围成的区域)且位于液相中，“化学贡献”和“结构贡献”可以分别由两个界面得到:首先,在MN和OP所围的两原子层之间的界面位于液相中,可认为该界面两侧的单原子层的结构是相同的,两侧的差异仅在于化学成份的不同。其次考虑OP界面,在OP两侧的单原子层,其化学成份是相同的,所不同的是一侧处于液相中,另一侧处于固相中,故结构是不同的。