采用真空座滴法研究了高溫下基體粗糙度對金屬/金屬非反應(yīng)性潤濕體系潤濕性能的影響,所選材料體系為AgCu28/Cu。發(fā)現(xiàn)粗糙度可顯著促進該潤濕體系的潤濕性能,隨著粗糙度的增加,潤濕角逐漸減小,最后趨近于一個最小值,而潤濕半徑隨粗糙度線性增加。當金屬液體在粗糙表面潤濕時,其潤濕模型可分為基體表面的粘性流動和微觀V型槽內(nèi)的毛細流動兩部分,2種模式下的潤濕動力學均符合冪指數(shù)規(guī)律�；w表面液滴的潤濕驅(qū)動力符合楊氏方程,在微觀V型槽流動時會存在一種額外的毛細管力,使體系最終潤濕角變小,從而獲得更好的潤濕性。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2017,46(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

Cu基體粗糙表面照片

是飽和的液態(tài)合金，基板中的Cu元素不會向合金液體中溶解，也不會發(fā)生化學反應(yīng)，屬于典型的非反應(yīng)潤濕體系。圖2為AgCu28/Cu潤濕樣品的截面照片，可以看出，AgCu合金冷卻后仍保持其共晶組織，基體中的銅沒有向液體中遷移的現(xiàn)象。圖3為AgCu28合金在具有不同粗糙度的Cu基體表面潤濕時，潤濕樣品的俯視圖及最終潤濕半徑隨粗糙度的變化曲線。本實驗中Cu基體的粗糙度(Ra)分別為16，203，337，589，664和887nm，由圖3a可以看出，相同質(zhì)量的AgCu28合金在不同粗糙度的表面潤濕時，最終潤濕半徑隨粗糙度的增加迅速增加。圖2AgCu28/Cu潤濕體系截面SEM照片F(xiàn)ig.2SEMimageofcross-sectionofAgCu28/Cuwettingsystemab50μm

·1434·稀有金屬材料與工程第46卷圖5AgCu28合金在具有不同粗糙度的Cu基體表面潤濕時三相線處的SEM照片F(xiàn)ig.5SEMimagesofthetriplelineregionofAgCu28alloyspreadingonCusubstratewithdifferentRa:(a)16nm,(b)203nm,(c)337nm,(d)589nm,(e)664nm,and(f)887nm是圓柱形時，n=1/5[25]。圖6為AgCu28合金在光滑的Cu基體表面潤濕時的潤濕動力學曲線，看出潤濕半徑隨潤濕時間的對數(shù)呈線性關(guān)系，通過軟件進行擬合，發(fā)現(xiàn)n=1/5，這與Heine等人的研究結(jié)果一致，他們發(fā)現(xiàn)球形液滴和圓柱形液滴在惰性基體表面潤濕時具有不同的潤濕動力學規(guī)律[25]。當AgCu28液滴在粗糙表面潤濕時，從圖5可以看出，部分液體在三相線外部沿著微觀的溝槽流動，因此此時粗糙表面可以看作是由相互連通的微觀溝槽(V型槽)組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，當液滴在這些毛細或V型溝槽內(nèi)流動時，受毛細管力驅(qū)動。Rye等人[20]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于較寬范圍的表面張力和粘度的比值圖6AgCu28合金在光滑的Cu基體表面潤濕的動力學曲線Fig.6Wettingkineticofnon-reactiveAgCu28alloyonsmoothCusubstrate(γ/μ)，V型槽的角度(α)和V型槽的深度(h0)，液滴在微觀V型槽內(nèi)的流動距離R與時間的平方根呈正比關(guān)系，其關(guān)系式如式(2)所示。同時，其研究還發(fā)現(xiàn)式中的K(α,θ)項對潤濕動力學影響很校20()=(,)hRtKt（2）對比圖4中AgCu28合金分別在光滑表面和粗糙表面潤濕照片可以明顯看出，合金液體在微觀的V型槽流動對潤濕具有重大的影響，因此，本實驗中AgCu28合金液體在粗糙的Cu基體表面潤濕也遵循式(2)中的R-t1/2的基本動力學規(guī)律[26-29]。對比金屬液體在兩種模式下的鋪展動力學，在粗糙表面以上，n=1/5或n=1/10，而在毛細管力的作用下n=1/2，可見金屬液體?


本文編號：2969662