规则织构化硅片表面的制备及其润湿行为

采用感应耦合等离子体刻蚀技术实现了不同形状和几何参数的规则织构化硅片表面的构筑与制备。主要以三种典型的规则织构包括圆柱状、圆坑状和沟槽状表面为研究对象,系统考察了织构形状和几何参数对表面润湿行为的影响规律。研究结果表明:随着织构高度、深度和表面覆盖率的增加,规则织构化硅片表面疏水性能增强,规则织构化表面疏水性能随着表面粗糙度的增加而增强。不同的几何形貌对硅片表面接触角的影响强度是不同的,相对于柱状与沟槽状织构,坑状织构在较小的表面粗糙度时可得到较大的接触角。当表面的接触角均为101°时,坑状、柱状、沟槽状织构的表面粗糙度分别为16.2 nm,29.2 nm和70.2 nm。     

钛合金电弧钎焊中表面润湿和界面行为

为了清除钛合金铸件中的缺陷,在氩气氛中进行表面润湿性实验,采用气体保护钨极电弧焊接(GTAW),去除氧化皮,加热,清除污染等。实验研究了Ti-6Al-4V合金表面润湿机理、界面行为和及其在GTAW钎焊中的作用,分析了钎焊缝与基体金属间的组织。实验用基体材料为Ti-6Al-4V,钎料分别为Cu     

真空气氛中CuMnCr合金在石墨表面的润湿行为

通过差热分析确定了含Cr量分别为0,0.25%,0.5%,1.0%,2.0%,4.0%(摩尔分数)的CuMnCr合金的熔化温度.采用座滴法测量了不同温度下不同Cr含量的CuMnCr合金在石墨表面的铺展面积和接触角.在真空气氛中Mn的蒸发引起CuMnCr合金在石墨表面的润湿性随温度变化而变化,不同Cr含量的CuMnCr合金在石墨表面的接触角在960℃时最小.不同Cr含量的合金在不同温度下表现出最佳的铺展面积,随含Cr量的增加界面反应层的厚度增加.通过X射线衍射分析不含Cr和含Cr的合金界面反应产物分别为Mn7C3和CrxCy.     

不同润湿性液体在粗糙表面的润湿滞后现象

润湿滞后是表征液体脱离固体表面难易程度的核心参数。为了研究不同润湿性状态下的润湿滞后现象,在定量描述固体表面粗糙度的基础上,首次在3种不同粗糙度固体表面上对强亲水到疏水范围内的液体进行系统的Wenzel接触角及润湿滞后实验,在通过Wenzel理论及静摩擦力理论验证座滴法与体积法实验结果准确性的前提下,进一步研究不同润湿性状态下杨氏接触角、粗糙度与润湿滞后之间的定性关系。结果表明:固体样品1(固体表面粗糙度,r=1.15)的润湿滞后效应在不同润湿状态下保持一常数,而固体样品2(r=1.64)及固体样品3(r=2.29)的润湿滞后效应在θ_e=90°附近达到最大,随着亲水和疏水程度的增加,润湿滞后效应均不断减小;粗糙度与润湿滞后的关系也并不单调,在亲水状态下,润湿滞后效应随着粗糙度的增加而减小,而在中性润湿状态下未发现明显规律。     

表面织构化对铜基钎料润湿流铺的影响研究

为改善钎料在基板表面的润湿性能,采用激光加工技术在T2紫铜基板表面加工了两类不同阵列间距的直线型织构和网格型织构,探究表面织构对钎料润湿性能的影响。以BAg25CuZnSn焊条、BCu93P-A粉末为钎料,在T2紫铜表面进行润湿性试验,探讨表面织构类型及织构间距对钎料在T2紫铜基板上润湿性的影响。试验结果表明：对T2紫铜基板表面织构化,钎料铺展面积增大,钎料为BCu93P-A、网格型织构阵列间距为100μm时,铺展面积最大为322.4 mm²;随着织构阵列间距的减小,两种钎料的铺展面积均逐渐增大,且直线型织构化的基板润湿性能小于网格型织构化的基板。     

硅橡胶在积污过程中的润湿行为

利用静态接触角法、接触角滞后和HC喷水分级法对自然积污过程中的硅橡胶进行了表面润湿性研究,用粗糙度仪和扫描电镜对样片进行表征分析,研究发现:随着硅橡胶不断的积污,表面粗糙度越大,静态接触角随之也增大,接触角滞后变小,滞后由小到大的顺序是:S3(中污)S4(板结)S1(清洁)S2(轻污)。另外,积污后的硅橡胶表面的润湿特点跟润湿方式有关,如当静态水珠润湿其表面时,表现很好的憎水性,接触角可高达130°以上,当以强烈水流冲击其表面润湿时,表现憎水性较差,憎水分级多数为HC5-HC6。     

Fe元素对Cu／W间润湿行为和界面特性的影响

采用座滴法研究在真空和Ar气气氛下,Cu-Fe合金在W基板上的润湿行为和Fe元素对Cu/W界面结合状态的影响.借助SEM、EMPA和XRD分析添加Fe元素对Cu/W界面微观结构和界面结合机制的影响.结果表明:添加Fe有利于降低Cu/W间的接触角;且其润湿角随温度升高而降低.与在真空条件下相比,在Ar气气氛中,添加Fe能较大幅度地减小Cu/W间的接触角,当Fe的添加量为1.2%(质量分数)时,在1 300 ℃接触角由107.5-下降到47.5-;Cu/W界面形成1～2 μm的合金过渡层,平直的Cu/W界面变成锯齿状,且随着升高温度,界面处Cu、Fe和W元素间的扩散与溶解程度加强,Fe原子充分地扩散到界面两侧的Cu和W中,界面附近没有新相生成;Cu/W界面结合机制由最初的机械结合转变为扩散与溶解型的冶金结合.     

锡在Cu6Sn5金属间化合物表面的润湿行为

利用改良座滴法研究了高真空条件下熔融纯Sn在350 ~ 450 ℃下分别与Cu₆Sn₅和T2纯铜的润湿行为. 结果表明,表面镀金的金属间化合物基板在各试验温度下的润湿性均优于纯铜基板;金属基板表面氧化膜对润湿性的影响不容忽视;离子溅射后表面形成的金膜可以作为一种改善润湿性及控制界面IMC厚度的有效方法;润湿性改善的机制为Sn与氧化膜的化学反应,界面析出IMC或者IMC的溶解过程并非限制铺展的主要因素;铺展过程表现出线性铺展规律,可用反应产物控制模型对其进行描述,计算得到Sn/Cu₆Sn₅和Sn/Cu两体系的铺展激活能分别为20.469 kJ/mol和22.270 kJ/mol.     

二元铜合金对碳材料润湿和粘结行为

本是对部分二元铜合金粘结和润湿碳材料行为的综述,对按相图划分的三类二元铜合金钻结和润湿碳材料的行为作为定性的讨论,着重对Cu-Cr,Cu-Ti,Cu-V三种合金进行了量化讨论,并对W,Mo,Ti进行了重点评述,中也就试验结果发生的合金金属学和热力学方面作了初步的描述。     

飞秒激光制备梯度润湿性单晶硅表面∗

针对化学气相沉积、自组装技术等表面制备方法存在化学污染、表面结合强度低等问题,运用飞秒激光在单晶硅表面加工正方形微凹坑阵列制备梯度润湿性表面,使用白光干涉仪、扫描电子显微镜、能谱仪和接触角测量仪分别测量单晶硅表面粗糙度、微观形貌、化学成分及接触角。 通过改变激光能量密度制备不同梯度润湿性表面,研究不同激光能量密度下液滴在梯度润湿性表面上的铺展规律。 结果表明:随激光能量密度增大,表面粗糙度参数算术平均高度、均方根斜率和界面扩展面积比整体呈增大趋势,表面接触角整体呈减小趋势。 由于激光能量密度增大导致的单晶硅表面平行微凹槽、重凝层及不规则微纳结构使均方根斜率、界面扩展面积比及表面接触角出现波动。 液滴在梯度润湿性表面定向铺展分为加速与减速两个阶段,减速阶段速度伴随明显波动现象,小体积液滴的铺展速度更快。 实现了飞秒激光高精度、非接触、过程可控的梯度润湿性表面制备,结果可为制备单晶硅微流控器件提供理论参考。     

Wetting behavior of Al alloys on a TiH2 substrate

The wetting behavior of Al–Ge alloys on TiH₂ substrates was investigated by an improved sessile drop method under high vacuum and in a temperature range of 773–818 K. Results indicate that the equilibrium contact angles of Al–Ge/TiH₂ increase linearly with temperature according to the following formula: θ = 0.2882T ? 85.04, and decrease linearly as the Ge content increases from 25.2% to 36.2% according to the formula: θ = 214 ? 200Ge (wt.%). The worst wetting behavior was obtained for a pure Al/TiH₂ system at its foaming temperature (973 K). TiH₂ particles were prone to aggregate and were thus difficult to disperse. This could be one of the reasons for closed-cell aluminum foam products having non-uniform pores.     

Nb/Mn/Si合金化的β-γ钛铝合金循环氧化行为（英文）

利用扫描电子显微镜、电子探针、电子背散射衍射和X射线衍射,研究Ti42Al1.5Mn3Nb0.1B合金和Ti42Al1.5Mn3Nb0.1B0.2C0.2Si合金在750～850℃下的循环氧化行为。两种合金的氧化增质曲线大致符合抛物线规律,且在800℃的氧化速率常数较Ti42Al5Mn1W合金的降低。在所有的实验温度下,两种合金表面都生成保护性良好的氧化膜,没有开裂或剥落发生。Nb的添加会抑制TiO₂的生长,促进Al的选择性氧化,使合金形成致密的Al₂O₃层。另外,微量Si元素的添加进一步提高合金的抗氧化性,使其生成更为致密的Al2O3层,在氧化过程中进一步抑制氧的内扩散,降低合金的氧化增质,且其效果在高温下更加明显。     

Wetting of Au and Ag particles on monocrystalline graphite substrates

1. Introduction Carbon is widely used in areas such as the proc- essing of graphite-metal compacts, brazing of graph- itic materials and carbon nanotubes [1]. The most common carbon material is graphite. Recently, monocrystalline graphite is used as substrates for the fabrication and observation of metallic nanoparticles [2-4]. With decreasing particle size, the effects of the surface and substrate on the physical and chemical stabilities of the particles cannot be ignored due to the large sur…     

Fe78B13Si9熔体与铁的润湿行为

采用座滴法研究了真空条件下1 180~1 220℃之间Fe78B13Si9熔体在纯铁上的润湿行为,结合DeGennes液滴润湿动力学模型分析了Fe78B13Si9熔体在纯铁上的润湿动力学。结果表明:Fe78B13Si9熔体与铁间有良好的润湿性,平衡接触角在10°~40°之间;Fe78B13Si9熔体与铁的润湿为反应性润湿,润湿过程中由于熔体与基体之间的溶解和相互扩散,熔体体积首先增大,然后随着熔体等温凝固的进行又逐渐减小;由于熔滴体积在润湿过程中不断变化,以及测量接触角与实际接触角的差异,De Gennes液滴润湿动力学模型不能描述Fe78B13Si9熔体在铁基体上的铺展规律。     

SnAgCu-xPr钎料组织及性能

研究了不同含量Pr元素（质量分数分别为0,0.05%,0.5%）对Sn-3.8Ag-0.7Cu无铅钎料凝固特性、润湿铺展性能以及微观组织的影响.结果表明,SAC,SAC-0.05Pr以及SAC-0.5Pr的凝固所需过冷度分别为20.6,5.0,5.1℃,说明适量Pr元素的加入能够显著降低SnAgCu钎料凝固所需的过冷度;同时,Pr元素的加入细化了钎料组织,降低钎料组织中初晶β-Sn的尺寸,抑制了SnAgCu/Cu焊点内部不同形貌大块化合物Ag3Sn初晶的形成;当Pr元素的添加量为0.05%时,钎料润湿性能最优、组织最佳;0.5%Pr元素的添加会在钎料以及焊点内部形成PrSn3相,对焊点的性能造成不利的影响.     

超声作用下Fe/Sn体系的润湿行为

采用润湿平衡法研究了超声波作用下熔融纯锡钎料在铁基板上的反应润湿性能. 通过测试锡铁体系的润湿力曲线,结合超声波的传播特性以及润湿后母材的微观形貌,对超声波作用下纯Sn钎料在母材铁片上润湿过程进行了详细描述,分析了超声波在润湿过程中起到的作用. 结果表明,在Sn/石英片润湿过程中附加超声波使得其润湿力增加. 在反应体系润湿力测试过程中附加超声波,能够减少钎料润湿母材的时间,增大钎料对母材的润湿力. 随着超声时间和超声功率的增加钎料润湿母材的时间减小,润湿力增大,固/液界面反应加剧,界面上生成了越来越厚、越来越致密的金属间化合物,使得母材表面相对于原始表面变得粗糙,从而润湿过程更容易进行,并且母材的表面张力的减小,使得润湿力增加.     

Microstructure and oxidation behavior of Nb–Mo–Si–B alloys

The microstructure and oxidation behavior of sintered Nb–Mo–Si–B alloys were investigated for the phase assemblies T₁ (Mo₅Si₃B_x)–MoSi₂–MoB, T₁–T₂ (Mo₅SiB₂)–Mo₃Si, and Mo–T₂–Mo₃Si in the Mo–Si–B system. In the Nb–Si–B system, T₂ (Nb₅(Si,B)₃) and D8₈ (Nb₅Si₃B_x) were investigated, while in the quaternary Nb–Mo–Si–B system, T₁–T₂–D8₈ was investigated. Alloys were oxidized at 1000 °C in flowing air. For Mo–Si–B compositions, the alloys showed excellent oxidation stability and initial mass loss of the alloy varied according to its Mo content. Minor quantities of MoO₂ were observed in the Mo–Si–B scales. The oxidation rates of Nb–Si–B and Nb–Mo–Si–B alloys were much larger than that of Mo–Si–B alloys. Their overall mass gains were significantly dependent on the initial heating atmosphere. In the Nb–Si–B system, T₂ and D8₈ alloys were more resistant to oxidation when heated to the test temperature in high purity argon. The quaternary Nb–Mo–Si–B alloy containing less D8₈ phase showed lower mass gains than that containing more D8₈ phase. Scales of the order of 10–50 μm thick were observed on Mo–Si–B alloys while much thicker scales, of the order of 200–600 μm, were observed on Nb–Si–B and Nb–Mo–Si–B alloys. Initial heating in argon resulted in denser scales and reduced the oxidation rate of Nb–Mo–Si–B alloys.     

Wetting and surface tension measurements on gold alloys

The surface tension and the density of some gold alloys have been measured and their wetting behaviour investigated in relation to different ceramic supports. Relationships between surface tension and density as a function of temperature are proposed.