潤濕角測定裝置設計及其應用研究.pdf

1、潤濕角是表征金屬熔體與固體表面之間的潤濕性能好壞最直觀可靠的方法。金屬熔體與固體表面之間的潤濕性能在材料學、材料加工學、冶金學，尤其是材料焊接和復合材料制備等方面有著十分重要的意義，潤濕性能的好壞與復合材料制備的可能性及最終制備的復合材料的使用性能有著很大聯(lián)系。
　　在測量潤濕角的眾多方法之中，座滴法因其操作簡單、觀察直觀而得到最廣泛的應用。本文基于座滴法的基本原理，對潤濕角測定裝置的主體系統(tǒng)（保溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)）和輔助

2、系統(tǒng)（水冷系統(tǒng)、圖像采集系統(tǒng)及物料輸送系統(tǒng)）進行了設計、計算和驗證;安裝并調(diào)試了潤濕角測定裝置，確定了該裝置的操作規(guī)程;利用該裝置測定了鋁及鋁硅合金（硅含量分別為3、6、9和12wt.％）與碳化硅陶瓷基板間的潤濕性能，得到如下結果:
　　(1)設計的潤濕角測定裝置能夠進行鋁基熔體的潤濕角測定。該裝置以冷壁真空電阻爐為主體，工作溫度最高為1000℃，極限真空度為1×10-3pa。
　　(2)采用傳統(tǒng)座滴法測量鋁及鋁硅合金與碳化

3、硅陶瓷之間潤濕性能的結果表明:潤濕鋪展過程分為三個階段，即前期的氧化鋁膜破除階段，中期的液滴快速鋪展階段，后期的相對緩慢鋪展階段。當溫度為740℃時，測量得到的初始潤濕角在135°～140°之間;在保溫35min后，潤濕角降至90°～95°。
　　(3)采用改良座滴法測量鋁及鋁硅合金與碳化硅之間潤濕性能的結果表明:潤濕鋪展過程改為兩個階段，即前期的快速鋪展階段和后期相對緩慢鋪展階段。740℃時測量得到的初始潤濕角在120°～130

4、°之間，初始潤濕角比傳統(tǒng)座滴法的測量結果普遍要小10°左右。
　　(4)由改良座滴法測得的數(shù)據(jù)結果可見:隨著鋁硅合金中硅含量的增加，測得的鋁硅合金與碳化硅基板的初始潤濕角存在減小趨勢;但在隨后的鋪展過程中硅含量較高的鋁硅合金的鋪展速度相對較慢。
　　(5)采用改良座滴法測量的鋁及鋁硅合金與氧化前后的碳化硅基板之間的潤濕結果顯示:初始潤濕角受碳化硅基板氧化與否的影響不大，但氧化后的碳化硅基板與鋁及其合金的潤濕能力更強，表現(xiàn)為氧