潤(rùn)濕角測(cè)定裝置設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究.pdf

1、潤(rùn)濕角是表征金屬熔體與固體表面之間的潤(rùn)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(rùn)濕性能在材料學(xué)、材料加工學(xué)、冶金學(xué)，尤其是材料焊接和復(fù)合材料制備等方面有著十分重要的意義，潤(rùn)濕性能的好壞與復(fù)合材料制備的可能性及最終制備的復(fù)合材料的使用性能有著很大聯(lián)系。
　　在測(cè)量潤(rùn)濕角的眾多方法之中，座滴法因其操作簡(jiǎn)單、觀察直觀而得到最廣泛的應(yīng)用。本文基于座滴法的基本原理，對(duì)潤(rùn)濕角測(cè)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(jìn)行了設(shè)計(jì)、計(jì)算和驗(yàn)證;安裝并調(diào)試了潤(rùn)濕角測(cè)定裝置，確定了該裝置的操作規(guī)程;利用該裝置測(cè)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(rùn)濕性能，得到如下結(jié)果:
　　(1)設(shè)計(jì)的潤(rùn)濕角測(cè)定裝置能夠進(jìn)行鋁基熔體的潤(rùn)濕角測(cè)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(cè)量鋁及鋁硅合金與碳化

3、硅陶瓷之間潤(rùn)濕性能的結(jié)果表明:潤(rùn)濕鋪展過(guò)程分為三個(gè)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(duì)緩慢鋪展階段。當(dāng)溫度為740℃時(shí)，測(cè)量得到的初始潤(rùn)濕角在135°～140°之間;在保溫35min后，潤(rùn)濕角降至90°～95°。
　　(3)采用改良座滴法測(cè)量鋁及鋁硅合金與碳化硅之間潤(rùn)濕性能的結(jié)果表明:潤(rùn)濕鋪展過(guò)程改為兩個(gè)階段，即前期的快速鋪展階段和后期相對(duì)緩慢鋪展階段。740℃時(shí)測(cè)量得到的初始潤(rùn)濕角在120°～130

4、°之間，初始潤(rùn)濕角比傳統(tǒng)座滴法的測(cè)量結(jié)果普遍要小10°左右。
　　(4)由改良座滴法測(cè)得的數(shù)據(jù)結(jié)果可見(jiàn):隨著鋁硅合金中硅含量的增加，測(cè)得的鋁硅合金與碳化硅基板的初始潤(rùn)濕角存在減小趨勢(shì);但在隨后的鋪展過(guò)程中硅含量較高的鋁硅合金的鋪展速度相對(duì)較慢。
　　(5)采用改良座滴法測(cè)量的鋁及鋁硅合金與氧化前后的碳化硅基板之間的潤(rùn)濕結(jié)果顯示:初始潤(rùn)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(rùn)濕能力更強(qiáng)，表現(xiàn)為氧