液态金属充填成形时铸件表面粗糙度的成因及控制

从流体力学和界面形成理论出发，揭示了在浇注时，液态金属与铸型之间有一层厚度为δ＝ｑ／ｗＲμＧ／μＬ的气膜，它与型壁润湿。在此原理指导下，提出为降低铸件表面粗糙度，对表面粗糙度差，透性较好的铸型，应采取措施增大气膜厚度及滞留时间；在铸型表面光洁且透气性差时，则应采取相反措施。     

微量稀土对SnAgCu无铅钎料力学及润湿性能的影响

对真空条件下制备的Sn2．5Ag0．7CuxRE钎料合金的力学及润湿性能进行了研究。结果表明：当RE添加量为0．1％（质量分数）时，钎料合金具有较大的铺展面积、较小的润湿角和较高的拉伸强度、伸长率，可满足微电子连接的需要。     

基于MATLAB分析不同形貌对金属表面润湿性能的影响

目的 研究不同形貌的微结构表面对金属表面润湿性能的影响。方法 首先在金属材料表面建立一级与二级微结构模型,然后整理得出不同微结构模型评定参数的公式,最后利用Matlab对不同形貌表面相关公式进行模拟计算,绘制得到不同形貌表面润湿特性三维曲线。结果 一级微结构中,球形微结构模型表面表观接触角θ皆为定值,即完全润湿θc=74.443°,不完全润湿θw=131.720°。其余微结构模型利用Matlab模拟计算,均可以得到光滑的三维曲线,其中在铜基表面设计制备三维方柱阵列微结构,可获得超疏水特性。二级微结构中,比较完全润湿状态,不完全润湿状态粗糙因子f远小于Υ。在不完全润湿状态中,粗糙因子f趋近于0,与完全润湿状态模拟的表观接触角结果相比,不完全润湿状态下,采用三维阵列微结构研究金属表面微结构对表观接触角的影响最为合适。结论 模拟条件相同的情况下,改变金属表面微观形貌会引起润湿性能的改变。金属表面润湿性能与表面微细结构以及微结构参数均存在映射关系,但是表面微结构的维度并非越高越好,一级微结构同样也可以得到所需疏水性能。在外在影响因素相同的条件下,若要研究分析金属表面微结构参数的改变对表观接触角的影响,采用三维阵列微结构最为合适。     

温度与镀层对Sn-Zn-Ga-Nd钎料润湿性能的影响

采用润湿平衡法测定了不同试验温度下Sn-Zn-Ga-Nd无铅钎料在纯锡、SnBi和Au/Ni三种镀层上的润湿时间和润湿力,研究了钎焊温度对钎料在不同镀层上润湿性能的影响.结果表明,钎料的润湿性能随着温度升高而提升,表现为润湿时间缩短,润湿力增大;在240℃时,Sn-Zn-Ga-Nd无铅钎料在三种镀层上的润湿时间均已满足电子行业标准IPC中t0≤1 s的要求,其中纯锡和SnBi镀层的综合润湿性能更好.     

粗糙度对金属/陶瓷反应润湿体系高温润湿性的影响

采用真空座滴法研究了基体表面粗糙度(R_a)对AgCu-4.3 at%Ti/Al_2O_3和AgCu-4.3 at%Ti/石墨两个体系润湿性能的影响,其中Al_2O_3的R_a为256~636 nm,石墨的R_a为265~1898 nm。结果表明,基体粗糙度对界面反应层厚度及其侧向生长、润湿动力学和最终润湿角(θ_f)均有很大影响。在1200 K的润湿温度下,随着基体R_a的增加,两个润湿体系的最终润湿角均呈上升趋势;高温反应性润湿体系润湿性的好坏取决于界面反应产物的侧向生长,当基体表面粗糙度增加时,增加了金属液体中活性元素向产物侧向生长前沿扩散的距离,同时粗糙表面的轮廓峰会对三相线的移动产生钉扎作用,因此界面反应产物侧向生长受到抑制;活性元素更易于向界面处扩散,生成更厚的界面反应产物层;当活性金属液体在粗糙表面润湿时,具有相对缓慢的润湿速度,达到润湿平衡的时间也较短,最终导致较大的润湿角。     

Ni、Mn元素对AgCuZn钎料润湿特性的影响

为揭示AgCuZn钎料的润湿铺展特性,研究了Ni、Mn元素对AgCuZn钎料在201不锈钢表面润湿特性的影响.结果 表明,Y1 (BAg45CuZn)、Y2 (BAg40CuZnNi)和Y3 (BAg49ZnCuMnNi)钎料凝固组织均由灰白色的富Ag相和灰黑色富Cu相组成,Ni、Mn元素可细化钎料中富Cu相,使界面区...     

复配表面活性剂对无铅助焊剂润湿性能影响的研究

助焊剂中的表面活性剂对于降低熔融无铅钎料的表面张力,增加无铅钎料对母材的润湿性具有重要作用.根据表面活性剂的HLB值和分子量,选取了四种不同类型的表面活性剂.以无水乙醇作溶剂,有机酸作活性剂,加入所选表面活性剂,并添加成膜剂、缓蚀剂等其他成分,配制成助焊剂,用于研究表面活性剂对无铅钎料润湿性能的影响.润湿力测试及铺展实...     

微量RE对SnAgCu无铅钎料力学性能和润湿性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析仪等检测手段,研究了微量RE对低银Sn2.5Ag0.7Cu无铅钎料的力学性能和润湿性能影响.结果表明,添加微量RE可以提高该钎料的力学性能,改善润湿性能.当RE添加量为0.1wt％时,钎料的伸长率和拉伸强度最大,此时,该钎料在Cu焊盘上的铺展面积也最大.但过量的RE会导致性能的下降.这些性能的改变与微量RE对其显微组织的影响有关.     

高温润湿特性对玻璃/陶瓷复相体系烧结特性和微观结构的影响

重点研究了Al2O3、金红石TiO2陶瓷相与BaO-B2O3-SiO2玻璃相之间的高温润湿特性及其对玻璃/陶瓷复相材料烧结特性和微观结构的影响.研究表明BaO-B2O3-SiO2/Al2O3之间的接触角大约只有24,两者之间良好的润湿性使玻璃相更容易填满氧化铝之间的孔隙而使致密度提高;而BaO-B2O-SiO2/TiO2之间的接触角大约为124,两者之间不好的润湿性使玻璃相不容易填满金红石之间的孔隙而使致密度难以提高;玻璃与陶瓷之间不同的润湿特性造成玻璃/陶瓷复相材料烧结驱动力的差异,从而导致烧结特性和微观结构明显不同.     

金属结晶晶粒数及冷却速度和润湿角影响分析

从形核理论出发,建立了金属结晶晶粒数的一般方程,利用VB编出的程序计算方程,并以Zn-5%Al合金为例对方程在不同冷却速度和润湿角因子下进行了计算分析。结果表明,金属确定后,当润湿角因子不变,晶粒数随着冷却速度的增大而增大,基本呈线性正比关系;当金属液在同一冷却速度下冷却时,晶粒数随着润湿角因子的增大而减小,晶粒数与润湿角因子基本呈以自然对数为底的负指数关系。     

镁对铝与粉煤灰润湿性的影响

用改进的座滴法测量了铝合金在粉煤灰上的润湿角.在铝中添加Mg能减小铝对粉煤灰的润湿角,由于Mg能在液滴表面挥发,破坏铝滴表面新产生的氧化铝,从而改善润湿性.粉煤灰中的SiO2、Fe2O3与铝发生反应,促进铝合金与基片的润湿,但铝滴表面Mg的挥发变慢,导致其破坏铝滴表面氧化铝的能力逐渐变弱,表层氧化铝的生长速度变快,同时SiO2、Fe2O3与铝反应减弱,反应性润湿影响变小,非反应性润湿在润湿过程中所起作用变大.     

元素Co对Cu/W间润湿性的影响

采用座滴法研究了在Ar气、真空烧结条件下添加不同含量的合金元素Co对Cu／W间润湿性的影响。结果表明：添加合金元素Co很大程度上降低了Cu／W间的接触角,Ar气中,当Co添加量为1．5％（质量分数）时,接触角由110．25°降低到25°。采用显微硬度计测量了座滴．基板结合面区的显微硬度变化,并利用SEM-EDS研究了界面微观结构和界面区元素分布。结果表明：在座滴-基板结合面处存在由高硬度（W板）到低硬度（座滴）的过渡区,元素浓度分布没有突变,而是有一个连续变化的区域,界面处形成具有一定厚度的固溶过渡层。并分析了界面层的形成机制。     

固/液界面润湿性对线接触油膜润滑的影响

目的 优化表征固/液界面的表征参数。方法 应用AF和FAS修饰柱面滑块以获得不同润湿性的表面,并测量PEG200、150N和PAO6三种润滑油在AF、FAS和SiO2表面上的接触角、接触角滞后以及三种表面的表面自由能。通过对线接触润滑油膜厚的测量,评价固/液界面润湿性与油膜厚度的关联性。结果 润滑油为PEG200或150N时,在SiO2/SiO2接触副产生的油膜厚度高于SiO2/FAS接触副,而且接触角越小,油膜厚度越大;接触角滞后越大,油膜厚度越大。PEG200、150N和PAO6润滑油分别在SiO2/SiO2和SiO2/AF同一接触副时,呈现出几乎相同的油膜厚度。此时,接触角滞后与油膜厚度的关联性优于接触角。此外,润滑油在AF表面测得的接触角最大且接触角滞后最小,但产生的油膜厚度最大,该现象可以归因于油膜承载力/厚度与界面强度的非单调性。结论 在线接触流体动压润滑条件下,固/液界面的润湿性能够影响油膜厚度。界面表征参数接触角和接触角滞后,与油膜厚度的关联性都存在一定的局限性,但相对而言,接触角滞后的范围更大。AF界面特性与油膜厚度的关系,证明了疏油表面可以具有较好的成膜能力。     

定向碳纳米管薄膜的制备及可控浸润性

利用热化学气相沉积系统(CVD),用乙炔为碳源,氮气为载气,氢气为还原气体,氨气为刻蚀气体,在单晶硅上制备定向碳纳米管薄膜.通过扫描电镜(SEM)观察不同反应温度对碳纳米管薄膜的形貌影响,并通过接触角测量仪评估薄膜的浸润性.结果表明,生长温度对碳纳米管薄膜的定向性程度及其尺度有很大的影响,温度太低不利于定向碳纳米管的形成,太高也会阻碍定向生长,适合定向碳纳米管生长的温度在850℃左右;通过生长温度改变碳纳米管薄膜的表面微观形貌就可以大幅度地调控其表面的浸润性能,从亲水79.9°到超疏水155.4°.碳纳米管的定向程度、尺寸和浸润性等特性可以用生长温度来加以调控.     

多孔化高熵合金改善Al-Si合金/钢体系润湿铺展性能机理

借助电极感应熔化气雾化法,制备了 FeCoNiCrMn高熵合金粉末;通过真空烧结技术,在钢表面制备了具有不同孔隙率和孔径的多孔高熵合金涂层. 研究了不同烧结工艺对多孔涂层孔隙率、孔径以及过渡层厚度的影响. 开展了Al-12Si合金在多孔高熵涂层钢表面的原位润湿铺展试验,探讨了多孔高熵合金涂层对表观接触角和铺展行为的影响规律,深入分析了多孔高熵结构内反应产物的显微组织和相组成. 结果表明,随着烧结温度的升高和保温时间的延长,多孔高熵合金涂层的过渡层厚度逐渐升高,孔隙率及平均孔径逐渐减少. 液态Al-12Si合金液滴在多孔涂层中微通道增强的毛细力作用下,迅速浸润到多孔结构中,并实现了材料表面的完全润湿. 在高熵合金的迟滞扩散效应与高熵效应共同作用下, 界面反应层中金属间化合物的形成受到显著阻碍,界面相结构由富Cr的FCC、富AlFe的BCC以及富AlNi的B2 + 富Al的BCC共晶状结构组成.     

铬对金刚石润湿性和把持力的影响

以Al基结合剂为基体,研究了加入不同质量分数Cr的Al-Cr合金对金刚石的润湿性的影响。以Al-Cr合金为基体,加入金刚石,用热压烧结的方法得到金刚石节块,测量了节块的抗弯强度。实验结果表明:在Al中加入质量分数为3%和5%的Cr对金刚石的润湿性没有改善,但可提高把持力。把持力提高的原因是Al基基体和金刚石之间反应生成了一层中间物,加强了Al基结合剂和金刚石之间的黏结,提高了胎体对金刚石的把持力。     

叶片表面微细观结构对润湿性的影响

目的 探究叶片表面微细观结构对其润湿性的影响因素,以及控制机理。方法 以银杏（Ginkgo biloba,G. biloba）、二乔玉兰（Magnolia soulangeana, M. soulangeana）和二球悬铃木（Platanus acerifolia, P. acerifolia）3种处于落叶期初段的叶片样本为研究对象,测量3种叶片正背面的接触角,结合环境扫描电子显微镜图像,对比分析不同叶片正面和背面微细观结构及其对接触角的影响。结果 实验结果表明,落叶期初段银杏、二乔玉兰和二球悬铃木叶片正面均表现出弱亲水性,接触角分别为54.40°～66.80°、57.93°～74.87°、55.73°～82.23°。在银杏叶片背面,无论是顺纹理还是逆纹理方向,均表现出疏水特征,顺纹理方向的接触角为122.63°～135.10°,逆纹理方向的接触角为103.03°～134.13°。二乔玉兰和二球悬铃木的背面为中性润湿,接触角分别为82.87°～96.37°、90.50°～97.47°。结论 不同类型叶片的表面微结构显著不同,同种类型叶片正背面微结构也表现出较大差异。3种叶片背面接触角均...     

方解石和萤石晶体表面断裂键性质和润湿性的各向异性(英文)

计算方解石6个晶面和萤石3个晶面的表面断裂键密度,借助各向异性的表面断裂键密度预测两种含钙矿物的常见暴露面,分析表面断裂键密度与表面能之间的关系,利用接触角实验研究两种矿物常见暴露面的润湿性。表面断裂键密度计算分析表明,(1014)、(2134)和(0118)面及(111)面分别是方解石和萤石最常见的暴露面;两种矿物表面断裂键密度与表面能之间存在线性关系,其相关系数R2分别为0.9613和0.9969。接触角测量实验表明,两种矿物常见暴露面和水作用后的润湿性与表面断裂键密度有关,表面断裂键密度越大,亲水性越强,接触角越小;和油酸钠作用后的润湿性与表面Ca活性质点密度及质点的空间分布有关。     

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。     

镍对Ag20CuZnSnP钎料铺展润湿性和接头抗剪强度的影响

通过在Ag20CuZnSnP钎料合金的基础上添加不同含量的元素Ni,研究并分析了不同含量的Ni元素对钎料铺展性能和钎焊接头抗剪强度的影响。结果表明,当钎料合金中Ni元素的含量超过2．0％时,钎料在1Cr18Ni9Ti不锈钢上的铺展面积可大大提高;当钎料中Ni元素含量为2．0％时,同种和异种母材钎焊接头的抗剪强度均达到最大值。对钎料微观组织分析表明,在钎料合金中加入元素Ni可以明显细化钎料合金中粗大树枝晶状的锡青铜组织,而元素Ni会夺取金属间化合物Cu3P中的P元素,在钎料中主要以金属间化合物Ni3P的形式存在。