Другая разновидность данного метода заключается в том, что капля жидкого шлака помещается на поверхность расплавленного металла [168]. Материал тигля должен быть стойким лишь к металлу, и съемку капли можно проводить обычной фотокамерой. Недостатки этого способа — малое время существования капли шлака на поверхности металла, необходимость замера краевого угла, что приводит к дополнительной ошибке [269], и малая пригодность при исследовании межфазного натяжения на границе хорошо смачивающихся фаз.

Кроме метода лежащей капли для определения межфазного натяжения в системе металл — шлак применяют и метод взвешивания капель [319]. Металлический пруток, прикрепленный к весам, помещается в печь, причем нижний конец его погружается в тигель со шлаком. Зная массу оторвавшейся капли, по формуле (1.18) подсчитывают величину межфазного натяжения. Данному способу исследования межфазного натяжения присущи те же недостатки, что и способу определения поверхностного натяжения по этой методике. Тем не менее согласно данным работы [162], авторы которой несколько усовершенствовали этот метод, и при использовании метода массы капель можно получить довольно точные результаты.

В работах по исследованию межфазного натяжения чугуна на границе со шлаком СаО — А1203 — Si02 [199, 200] использован метод У-максимального давления с обращенным капилляром. Синтеркорун- У довая трубка со впаянным капилляром из того же материала опуска- i* ется в тигель с жидким металлом. Внутри трубки находятся жидкий Л. металл и шлак. В трубке медленно создается разрежение, вследствие ~-чего капля металла проникает в измерительную трубку, преодолевая межфазное натяжение на границе металл — шлак. Зная величину разрежения Р и радиус капилляра г, межфазное натяжение можно найти по формуле,

ом_ш = Рл/2.(1.2$

В это уравнение не входит поправка на глубину погружения трубки в тигель, а это возможно в том случае, если давление на мениск металла з капилляре со стороны шлака уравновешено давлением металла в тигле, т. е. = yji2, где ftj, h2 — высота металла в тигле и шлака в трубке над мениском металла в капилляре при максимальном разрежении в измерительной трубке: уи у2 — плотности металла и "шлака.

Однако этот метод при определении межфазного натяжения в системе черный металл — шлак применялся лишь в работах [199,200]. Предложен способ (А. с. № 409115, СССР) определения межфазного натяжения, когда капли исследуемых жидкостей с экваториальными диаметрами приводят в соприкосновение и замеряют контактный угол Р между ними. Величину межфазного натяжения рассчитывают по формуле ом_ш = Ус&-Г + о^_г + 2ам_г ош_г cos р. Однако при таком способе измерения о„_ш необходимо предварительно определить поверхностные натяжения ом_г и ош_г.

Следует отметить, что в условиях сварки вследствие малого времени контакта расплавленных металла и шлака равновесное состоя-

ние в системе металл — шлак, как правило, не достигается. Поэтому для сварочных процессов характерно динамическое межфазное натяжение, которое меньше статического и определяется химическим взаимодействием между металлом и шлаком или переходом компонентов через межфазную границу.

Величину динамического межфазного натяжения можно определить методом рентгеновской съемки лежащей капли. Более прост метод [169], который позволяет найти разность статического и динамического межфазных натяжений Аом_ш измерением электроконтактным способом высоты капли металла в двух последовательных состояниях При этом Аом-ш =— Н\), где — разность плотностей металла и шлака; Нх, Н2 — высота капли металла в начальный и конечный моменты. Абсолютную же величину динамического межфазного натяжения можно определить методом вращающегося тигля [169]. В этом случае с помощью киносъемки фиксируется изменение диаметра линзы шлака на поверхности металлической ванны, и с использованием градуировочных графиков в каждый момент времени определяется площадь контакта фаз и межфазное натяжение

4. Эпектрокапиллярные явления и смачиваемость

При исследовании электрокапиллярных явлений в системе черный металл — шлак применяются в основном метод обращенного капилляра и метод лежащей капли, дополненный рентгеносъемкой.

В случае применения метода лежащей капли эксперимент проводится следующим образом. Капля металла, которая является поляризующимся электродом, находится на подложке, имеющей отверстие, через которое к капле подводится электрод. Сверху в шлак вводится вспомогательный электрод, который, чтобы избежать контакта с лежащим выше шлаковым слоем, заключен в корундовую трубочку. Ток. протекающий через электролитическую ячейку, образованную исследуемым электродом (каплей металла), вспомогательным электродом и электролитом, изменяет потенциал капли. При этом конструкция измерительной ячейки может быть любой, но она должна обеспечить равномерное распределение тока на поверхности поляризуемого электрода. Для представленной на рис. 8 электролитической ячейки форма и площадь поверхности вспомогательного электрода мало влияют на равномерность поляризации ¡871.

В качестве источника тока используют аккумуляторные батареи. Потенциал капли замеряют с помощью электрода сравнения, через который ток не проходит. Электрод сравнения помещают в тот же тигель, где находится капля металла, или в дополнительное отделение. Шлак, находящийся в этом отделении, не должен содержать оксидов изучаемого металла.

Метод лежащей капли при исследовании электрокапиллярных явлений несколько усовершенствован в работах [25, 85, 87, 88]. Если в первых работах [112, 180] потенциал капли измерялся в период

19