熔渣与耐火材料高温润湿研究进展

熔渣的侵蚀是导致耐火材料损毁的主要原因之一,主要表现形式是耐火材料在渣中的熔解及熔渣向耐火材料中的渗透,这2个方面都与熔渣在高温下与耐火材料的润湿性有关,耐火材料的高温润湿性能可以通过熔渣在其表面的张力、黏附功和铺展系数等参数加以表征。改变耐火材料的组成及粗糙度等可以降低熔渣在耐火材料表面的润湿,进而提高耐火材料的服役寿命。本文从熔渣组成、耐火材料组成及表面微观效应等方面综述了耐火材料表面熔渣高温润湿性的影响因素,同时也展望了该领域未来研究发展方向。

高温下液硅的润湿性

液硅在耐高温材料上的润湿性对于低成本太阳能电池生产过程中硅的精炼和铸造具有重要的研究意义。为了研究液硅的润湿性,采用座滴法分别研究真空和氩气气氛以及不同温度条件下液硅在高纯石墨以及刚玉基底材料上的接触角。实验结果表明,高纯石墨基底材料表面越粗糙,液硅所形成的接触角越小,从而润湿性越好;真空条件下液硅在刚玉上的接触角并没有随着加热温度的上升呈现下降的趋势,而是在88°~90°的范围内波动,分析图像的过程中可明显看到液硅在刚玉基底材料上左右来回蠕动的现象。

CuO-Al_2O_3体系的界面润湿行为与机理

研究了Cu O-Al2O3体系的界面润湿行为及其机理。采用润湿角测试仪、扫描电镜、X射线衍射等手段对实验过程和结果进行综合分析,结果表明：Cu O-Al2O3体系在1300~1320℃发生反应性润湿,界面生成物为Cu Al O2;1320℃下最小润湿角为27°,表明该体系具有良好的润湿性。

TOMMI光学热膨胀仪在陶瓷工业生产和科研中的应用

介绍了TOMMI光学热膨胀仪的工作原理,并以实例的方式介绍了其在研究陶瓷坯体的高温烧结特性、釉料的熔融、陶瓷材料与基底的高温润湿、陶瓷材料的热膨胀系数等方面的应用。与高温显微镜相比,TOMMI光学热膨胀仪具有功能多、精确度高、简单直观等特点。

Effects of Sn element on microstructure and properties of Zn-Cu-Bi-Sn high-temperature solder

The microstructures and properties of the Zn-Cu-Bi-Sn(ZCBS) high-temperature solders with various Sn contents were studied using differential scanning calorimetry(DSC),scanning electron microscopy(SEM) and X-ray diffraction(XRD).The results indicate that the increase of Sn content can both decrease the melting temperature and melting range of ZCBS solders and it can also effectively improve the wettability on Cu substrate.The shear strength of solder joints reaches a maximum value with the Sn addition of 5%(mass fraction),which is attributed to the formation of refined β-Sn and primary ε-CuZn_5 phases in η-Zn matrix.However,when the content of Sn exceeds 5%,the shear strength decreases due to the formation of coarse β-Sn phase,which is net-shaped presented at the grain boundary.

碳化钨模仁表面沉积Re-Ir抗高温黏连涂层研究

采用射频磁控溅射技术,在WC模仁基材表面分别生长Re、Ir单层膜及Re/Ir复合多层膜3种膜系。通过扫描电子显微镜、表面轮廓仪、X射线衍射仪以及纳米压痕仪等对所制备涂层的表面形貌、结构以及涂层力学性能进行表征,同时采用高温润湿角测量仪结合常用的镜头玻璃硝材D-ZK3与模仁进行高温浸润测试。结果表明,涂覆3种膜系后模仁力学性能及抗玻璃高温黏连性能都得到了明显改善,且Re/Ir多层膜系综合性能优于Re和Ir单层膜系,在延续基材表面精度的同时,较大幅度地提高了模仁表面硬度及弹性模量,高温状态下与玻璃硝材浸润性明显减弱,接触界面未观察到元素互扩散现象,显示良好的应用前景。