[发明专利]观测铝熔液润湿角的密封室座滴法在审

专利信息
申请号: 202011030035.1 申请日: 2020-09-27
公开(公告)号: CN114279896A 公开(公告)日: 2022-04-05
发明(设计)人: 马冰洋;尚海龙;齐小犇;李荣斌;吴仪;李戈扬 申请(专利权)人: 上海交通大学;上海电机学院;马鞍山经济技术开发区建设投资有限公司
主分类号: G01N13/00 分类号: G01N13/00
代理公司: 上海交达专利事务所 31201 代理人: 王毓理;王锡麟
地址: 200240 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 观测 铝熔液 润湿 密封 室座滴法
【说明书】:

一种观测铝熔液润湿角的密封室座滴法,通过在低真空的加热炉中构建一个与加热炉真空腔室不产生气体交换的石英密封室,实现对密封室内铝熔液与待观测试片润湿角的座滴观测;该石英密封室,通过将石英质容器置于陶瓷基底上,并在两者接触面放置铝基钎料片后通过抽真空并加热至铝基钎料片熔化实现。本发明所构建的密封室具有极低的氧分压和氮分压,能够在保持原有座滴法形式的条件下去除铝氧、氮化膜,实现高温下对密封室内铝熔液在固体试片表面润湿角的观察与测量,该方法大大降低了对观测设备所需真空度的苛刻要求,具有所得观测结果准确可靠、操作方便和低成本的优势。

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料领域的技术,具体是一种基于铝熔液润湿角的密封室座滴观测方法,在涉及铝基材料的设计、研究、制备和加工中具有基础性的重要用途。

背景技术

铝基材料作为轻质高强材料,其熔液对陶瓷等固体的润湿行为对于铝基材料的制备和加工具有重要意义,现有技术多采用座滴法观测液体对固体润湿现象。但真空座滴法很难适用于铝熔液,原因在于铝是一种极为活泼的元素,无论在固态还是液态,铝表面都覆盖着一层致密坚固的Al2O3氧化膜,尽管这层氧化膜的厚度仅约10nm,但其熔点高达2050℃,化学性质极为稳定,即使在1000℃的高温下,也需要在低达10-30Pa的氧分压下才可能分解,而这一极低氧分压的真空是现有技术所不能达到的。

为了消除Al2O3氧化膜对铝液滴的约束,现有的改进座滴法通过使铝液从试片上端的小孔中压出,使下滴到固体试片的铝液滴表面氧化膜被撕去,即使如此,铝熔液下滴过程所产生的动能也会影响到润湿角的准确与稳定。同时,该技术还需要利用铝熔液与Al2O3在高温下会反应生成气态Al2O的热力学条件以阻止Al2O3氧化膜的重新生成,但是这一反应只能在氧分压低至10-6Pa真空环境下才能进行,由于这一苛刻的真空环境要求,现有技术的改进座滴法仍存在难以推广和广泛使用的不足。

发明内容

本发明针对现有技术难以去除铝液的表面氧化物并阻止再次氧化,无法准确、可靠、方便且低成本进行润湿性观测的缺陷,提出一种观测铝熔液润湿角的密封室座滴法,采用在较低真空度的加热炉中构建一个可以获得极低氧分压和氮分压的透明石英密封室,实现高温下对密封室内铝熔液在固体试片表面润湿角的观察与测量。

本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明涉及一种观测铝熔液润湿角的密封室座滴法,通过在低真空的加热炉中构建一个与加热炉真空腔室不产生气体交换的石英密封室,实现对密封室内铝熔液与待观测试片润湿角的座滴观测。

所述的与加热炉真空腔室不产生气体交换的石英密封室,通过将石英质容器置于陶瓷基底上,并在两者接触面放置铝基钎料片后通过抽真空并加热至铝基钎料片熔化实现。

所述的待观测试片预先置于陶瓷基底上,进一步在待观测试片上放置铝试块。

所述的石英质容器的外部优选设有用于产生压力的重物。

所述的抽真空,优选将石英质容器和陶瓷基底置于加热炉的真空腔室内,真空抽至10-1Pa以下。

所述的加热,至铝基钎料片熔化为止,使得石英质容器在压力作用下通过熔融的钎料与陶瓷基底接触并钎焊在一起,容器内的空间被密封,形成与加热炉真空腔室不产生气体交换的密封室。

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