第一作者：李锦鹏

通讯作者：张花蕊

通讯单位：北京航空航天大学

DOI：10./j.jmst..08.

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采用改进的座滴实验法测量了Ni-20Co-20Cr-10Al-ξY合金与MgO陶瓷间的接触角和表面张力，研究了熔融含钇镍基合金熔体和氧化物耐火材料间的高温润湿性和界面反应，并阐明了钇元素、陶瓷表面形貌和热力学稳定性对合金熔体与氧化物陶瓷间润湿性和界面反应的作用机理。

背景介绍

合金熔体和耐火材料之间的界面反应倾向于在良好润湿性的条件下发生，在界面处产生新的化合物使合金熔体的纯净度变差，严重影响了合金的冶金质量。因此，为了表征界面现象并提高合金的纯净度，迫切需要研究熔融合金与衬里耐火材料之间的高温润湿性以及界面反应。

本文亮点

阐明了钇对镍基合金和MgO陶瓷之间润湿性及相互作用机理。

界面反应层引起的表面自由能变化是影响高温润湿性的关键因素。

图文解析

图1改良后的座滴法润湿实验示意图

图2在K下在MgO陶瓷基板上Ni-20Co-20Cr-10Al-ξY合金的动态润湿过程

图3在K下在MgO陶瓷基板上Ni-20Co-20Cr-10Al-ξY合金的的表观接触角随时间的变化

图4Ni-20Co-20Cr-10Al-ξY合金-MgO陶瓷三相线界面处的元素面扫结果：(a)0wt.%Y,(b)0.31wt.%Y,(c)1.23wt.%Y

图5含钇熔融镍基合金在MgO陶瓷基板上的界面相互作用示意图

总结与展望

润湿动力学表明，含钇镍基合金熔滴的表面张力与钇含量呈正相关，且界面反应层引起了熔滴表面自由能的变化。同时，粗糙基底表面三相线的钉扎效应阻碍了熔滴在陶瓷上的扩散。

课题组介绍

北京航空航天大学轻合金材料研究中心在张虎教授的带领下，主要科研方向为金属凝固和控制，具体研究工作包括：高强高韧铸造铝合金及成型技术、高温结构材料、纯净化熔炼与精密成型技术、特种加工方法与设备。曾主持多项国家和企业科研项目，包括国家自然科学基金项目、国家“”项目、国家科技支撑课题、国防“”课题和国防重大专项项目。研发的“低压铸造计算机控制系统”市场占有率超过70％，被汽车车轮行业誉为“改变了整个行业的技术”。研发的增压铸造工艺和设备成套技术（APC技术），成功用于铝合金汽车底盘件生产，与已有生产方法相比，工艺要求简化，生产成本显著降低。获授权国家发明专利50余项，发表SCI论文余篇。年度获国家科技进步二等奖（第一完成人）。年度获国家技术发明一等奖（第五完成人）。

第一作者介绍：

李锦鹏，北京航空航天大学材料科学与工程学院博士生，研究方向为金属纯净化、耐火材料成型工艺与理论相关研究。

通讯作者介绍：

张花蕊，北京航空航天大学副教授，硕士生导师，年于北京航空航天大学材料科学与工程学院获博士学位，年至年英国谢菲尔德大学交流访问，主要从事高强韧铸造铝合金与组织控制、高温合金纯净化与精密成型相关研究。主持及参研国家自然科学基金、国家科技支撑计划课题、国家课题、北京市重点实验室建设基金等项目，获授权发明专利40余项，发表SCI论文40余篇，年获国家科技进步二等奖（排名第三）。荣获第十五届及第十七届北航“我爱我师优秀青年教师”称号。

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