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(lái)說(shuō)，需要考慮的主要問(wèn)題是如何把兩個(gè)以上不同的相結合起來(lái)，獲得良好的特種陶瓷材料顯微結構。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(jiǎn)單地說(shuō)，就是特種陶瓷材料液體在固體表面要能充分展開(kāi)。液態(tài)金屬對固態(tài)陶瓷的潤濕程度可小來(lái)表示。當θ=180℃時(shí)，完全不潤濕；當θ=0℃時(shí)，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(shí)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(chēng)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(lái)一個(gè)困難。因為適于這個(gè)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σlv≤σsv時(shí)，口可以為零，但要使液體在固體表面上鋪展，只有鋪展系數為負時(shí)才能達到。特種陶瓷材料鋪展系數的定義如式所示：SLs=σsv-(σsl+σlvcosθ)
    根據式在特種陶瓷材料三個(gè)界面能中，如果其中兩個(gè)不變，只變化另一個(gè)，結果如表保持兩個(gè)界面能不變，變化另一個(gè)界面能時(shí)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(gè)方法比較容易實(shí)現，只需往特種陶瓷材料液相中添加某種適當的添加劑。但從表看出，只有當起始潤濕角小于90。時(shí)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(kāi)始就不潤濕，那么僅僅降低σlv，反而會(huì )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(huì )使潤濕角增大。只有當σsl增大時(shí)，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(huì )降低使潤濕性變壞，這是必須注意的。
        降低特種陶瓷材料固液界面能可改善潤濕性。對原來(lái)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(shí)，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(wèn)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)生的擴散過(guò)程是改變σsl的另一重要機制。例如，當熔融的Fe、co、Ni潤濕石墨時(shí)，由于碳溶解于液態(tài)金屬中，會(huì )使界面能升高，潤濕角變大。
        注：①該項中l——將液態(tài)純金屬滴在石墨上；
        2——將金屬與石墨接觸著(zhù)加熱；
        3——將金屬與石墨接觸，迅速(50℃／rain)加熱