Смачивание жидким цинком твердых молибдена, кобальта и никеля и расчет их межфазных энергий

М. П. Дохов, Э. Х. Шериева, М. Н. Кокоева.

АННОТАЦИЯ

В статье, используя, известные из литературы экспериментальные данные углов смачивания тугоплавких металлов жидким цинком проведены расчеты межфазных энергий в этих системах. В связи с тем, что прямого метода измерения межфазной энергии на границе твердая фаза – расплав другого металла не существует, то вычисление этой величины становится актуальной задачей. Поскольку расчеты межфазных энергий на границах раздела твердых металлов с жидким цинком проведены с использованием величин поверхностных энергий твердых металлов, измеренных бесконтактным методом, т.е. в отсутствие контакта с жидким металлом, то учет влияния жидкой фазы на поверхностную энергию твердого металла не представляется возможным. Однако, если иметь в виду, что цинк не образует с данными металлами растворов и соединений, то влиянием жидкого цинка на поверхностные энергии твердых металлов, по-видимому, можно пренебречь. Если удельная свободная поверхностная энергия больше межфазной энергии на границе раздела твердый металл – расплав, то равновесный краевой угол оказывается острым, в противном случае, т.е. при σ_тп < σ_тж – угол смачивания тупой.

При угле смачивания большем девяноста градусов работа адгезии жидкости к твердому металлу тем больше, чем угол смачивания ближе к прямому углу, но её отношение к поверхностной энергии расплава остается меньше единицы. Дальнейшее увеличение краевого угла по абсолютному значению приводит к уменьшению работы адгезии до нуля при 180°. В равновесных условиях в любых системах, по-видимому, угол смачивания 180° не достигает. Результаты вычислений межфазных энергий изученных систем показывают принципиальную применимость уравнения Юнга для расчета межфазной энергии на границе раздела твердое-жидкость (расплав) в системах, в которых не протекают химические реакции, то есть в равновесных условиях. Эти результаты могут быть использованы при подборе металлических расплавов при пайке изделий из тугоплавких металлов.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

межфазная энергия, поверхностная энергия, твердый металл, жидкий металл, контактный угол, краевой угол.

DOI: 10.31857/S0235010620060031