38铝锗合金对泡沫铝发泡剂的润湿性研究

第5章  热动力学研究 

5.1  润湿热力学 

5.1.1 温度对氧化膜的影响

温度对氧化铝膜的破裂机制不同研究者的结论各异，但温度无疑是导致氧化铝膜破裂最重要的因素。许多研究中发现在铝/基体系统中存在一个非润湿向润湿的转变温度正是由于在此温度下氧化铝膜突然破裂引起接触角陡降。在某一转变温度下氧化铝膜的破裂机理已提出了几种机制(假说)：一种假说认为温度高于1173K时，氧化铝膜的破裂是由于Al₂O₃与A1反应形成气相产物而逸失：

Al₂O₃(s)+4Al(1)→3A₂O(g)                                                     (5.1)

大部分研究者认为(1)式反应是氧化铝膜破裂的主要因素。文献通过实验证实了Al₂O的存在，当温度从1123K变化到1373K时，Al₂O的分压在10⁴Pa—3×10¹Pa范围内变化。另一种假说认为Al熔化时体积连续膨胀造成氧化铝膜受拉伸应力作用，而且随后升温过程中由于Al/Al₂O₃热膨胀系数不匹配而增大了这种应力作用，同时温度升高氧化铝膜的强度降低，当应力超过氧化铝膜的强度极限时即发生破裂。W.kahl et al.文献在测试这种氧化铝膜强度时通过实验观察到氧化铝膜裂纹的形成和铝液的再氧化。

通过升温使氧化铝膜破裂是一个极其复杂的动力学过程，与所研究的系统和实验条件密切相关。当O₂的分压不足以氧化氧化铝膜裂纹处的新鲜铝液时，氧化铝膜是可能破裂的，而且A1和Al₂O会从系统中汽化，这样导致液滴附近O₂分压连续减小，从而加剧了Al₂O的形成及氧化铝膜的消失直至氧化铝膜破裂。