熔融金屬(合金)與陶瓷相的潤濕性

         對于特種陶瓷材料金屬陶瓷來說，需要考慮的主要問題是如何把兩個以上不同的相結(jié)合起來，獲得良好的特種陶瓷材料顯微結(jié)構(gòu)。為此特種陶瓷材料金屬(合金)相和陶瓷相必須考慮熔融金屬(合金)與陶瓷相的潤濕性：
       特種陶瓷材料 熔融金屬(合金)與陶瓷相的潤濕性要良好。簡單地說，就是特種陶瓷材料液體在固體表面要能充分展開。液態(tài)金屬對固態(tài)陶瓷的潤濕程度可小來表示。當(dāng)θ=180℃時，完全不潤濕；當(dāng)θ=0℃時，則完全濕潤。其他介于兩者之間。

        對于特種陶瓷材料陶瓷相被熔融金屬濕潤時表面張力進(jìn)行向量分析可得：σsv-σsl=σlvcosθ
        特種陶瓷材料式中σsv、σsl、σlv分別為固一氣界面、固一液界面和液一氣界面的表面張力，亦分別稱為特種陶瓷材料固相的表面能，特種陶瓷材料固液相界面能和液相的表面張力。如果σlv>σsv，則p不能為零。這就給特種陶瓷材料金屬一氧化物系金屬陶瓷帶來一個困難。因為適于這個體系的許多純金屬，其σlv總是大于氧化物的表面能σsv，所以不可能獲得完全的潤濕。雖然當(dāng)σlv≤σsv時，口可以為零，但要使液體在固體表面上鋪展，只有鋪展系數(shù)為負(fù)時才能達(dá)到。特種陶瓷材料鋪展系數(shù)的定義如式所示：SLs=σsv-(σsl+σlvcosθ)
    根據(jù)式在特種陶瓷材料三個界面能中，如果其中兩個不變，只變化另一個，結(jié)果如表保持兩個界面能不變，變化另一個界面能時對接觸角的影響。

         降低特種陶瓷材料液相的表面張力礦。是改善特種陶瓷材料液相對同相潤濕性常常采用的方法，因為這個方法比較容易實現(xiàn)，只需往特種陶瓷材料液相中添加某種適當(dāng)?shù)奶砑觿５珡谋砜闯觯挥挟?dāng)起始潤濕角小于90。時降低液相的表面張力σlv才能使液相對同相的潤濕性得到改善。，如果該體系開始就不潤濕，那么僅僅降低σlv，反而會使θ變大，液相更容易從坯體中滲出。
        降低特種陶瓷材料固相的表面能σsl在任何情況下都會使?jié)櫇窠窃龃蟆Ｖ挥挟?dāng)σsl增大時，θ才能變小。同相中少量的雜質(zhì)，或同相表面少量氣體的吸附常會降低使?jié)櫇裥宰儔模@是必須注意的。
        降低特種陶瓷材料固液界面能可改善潤濕性。對原來就不潤濕的體系，這是僅能采取的措施。在液相中添加某種元素雖然能改變液相的表面張力，但也能改變固液界面能。有時，添加了某一元素之后，特種陶瓷材料液相的表面張力并小變化，但卻能降低界而能盯舭。例如在Fe中添加Ti，在Ni巾添加Cr與Ti，液相本身的表面張力并不發(fā)生變化，但降低了液相與Al2O3問的界面能。在液像中添加某一元素降低同液界面能的情況。
        特種陶瓷材料在同液界面發(fā)生的優(yōu)先吸附和固液界面所產(chǎn)生的擴(kuò)散過程是改變σsl的另一重要機(jī)制。例如，當(dāng)熔融的Fe、co、Ni潤濕石墨時，由于碳溶解于液態(tài)金屬中，會使界面能升高，潤濕角變大。
        注：①該項中l(wèi)——將液態(tài)純金屬滴在石墨上；
        2——將金屬與石墨接觸著加熱；
        3——將金屬與石墨接觸，迅速(50℃／rain)加熱