При достаточно больших значениях времени т величина /пр =* = nBFDC0/8, где 6 — толщина диффузионного слоя. В этом случае

Дф_/Дф„ = ~ VTk^.(1.36)

Для неподвижной жидкости 6=1- 10 1___1 • Ю~3 мм [ 148]. а значения D имеют порядок Ю-8.Ю-9 мм2/с [315].

Поскольку в условиях сварки расплавленные металл и шлак непрерывно перемешиваются, то примем 6 = 1- 10~3 мм. Если подставить эти значения в уравнение (1.36), то получим, что Дф^ значительно меньше, чем Дфп-

Это свидетельствует о том, что при поляризации переменным током границы металл —шлак концентрационные изменения вблизи ее будут незначительны, а потому и не происходит существенного изменения величины межфазного натяжения.

Факторы, влияющие на смачиваемость и paciекание. Как,известно, величина равновесного угла смачивания определяется соотношением значений удельных поверхностных энергий cos 6 = (от_г — — ст_ж)/ож_г. Следовательно, все факторы, оказывающие влияние на удельные поверхностные энергии контактирующих фаз, должны влиять и на смачиваемость твердого тела расплавом. К таким факторам относятся прежде всего химический состав твердой подложки и расплава, состав газовой среды, температура системы и химическое взаимодействие твердого тела с расплавом, поскольку взаимодействие изменяет межфазную энергию границы раздела твердое тело — расплав, а также поверхностное натяжение расплава вследствие изменения химического состава последнего. Рассмотрим вкратце влияние перечисленных выше факторов на смачиваемость твердых тел расплавами.

Влияние состава материала подложки и расплава на смачиваемость подтверждается многочисленными экспериментами. Уже в первых опытах по изучению смачиваемости твердых подложек расплавленными металлами отмечено [175], что непереходные металлы, не дающие соединения с углеродом, не смачивают графит. Переходные же металлы, а также металлы, образующие карбиды (Al, Si), хорошо смачивают графит. Изменение состава металлического расплава, напри-' мер, добавки в олово и медь хрома и титана, резко улучшает смачиваемость графита. Насыщение металла (Fe, Ni, Со, Pd) углеродом приводит к резкому увеличению краевого угла смачивания. Влияние составов подложки и расплавленного металла на смачиваемость отмечено также в работах [150, 280].

Нужно отметить, что изменение краевого угла смачивания при изменении состава подложки или металлического расплава во мноюм зависит от изменения величины ох_ж, причем существенное влияние, на межфазную энергию границы раздела и смачиваемость твердого металла расплавом оказывает химическое взаимодействие между контактирующими фазами [98, 114, 174].

Известно [1141, что понижение межфазного натяжения в неравновесной системе является функцией разности химических потенциалов компонентов системы. Это следует из выражения для определения межфазной энергии [176]. о-т_ж = ог (Рт —Рж) —о2 (ц{ — р4), гд? 01, 02 — вклады в от_ж, определяющиеся различием свойств твердой и жидкой фаз, условно обозначенных Рт —Рж, и разностью химических потенциалов компонента. Оба фактора зависят от температуры и с ее изменением оказывают противоположное влияние на

ВеЛИЧИНу 0Т—ж-

Поскольку величина угла 6 зависит от величины от_ж, то становится понятным изменение смачиваемости графита при изменении концентрации углерода в расплавах Ре—С, №—С, Со-С, Ра—С.

Так, при низком содержании углерода в расплавах высокая степень смачивания обусловлена протеканием процесса растворения углерода в расплаве. Однако при контакте расплава с твердой фазой смачиваемость зависит и от химической активности контактирующих фаз. Например, при изучении смачивания тугоплавких металлов (\У, Мо, №) теллуром, сурьмой и их сплавами отмечено [276], что хорошо смачивается теллуром молибден, а вольфрам при тех же температурах [723 —923) не смачивался теллуром. Наблюдаемое различие объясняется различной химической активностью теллура по отношению к этим металлам. Так, реакция теллура с молибденом начинается в твердой фазе при 703 К [189], а с вольфрамом — лишь при 903— 923 К [119]. Поскольку значения от„ж, 0ж-г, от-г зависят от температуры, то и угол В связан с изменением температуры системы расплав—твердое тело.

Как правило, с ростом температуры наблюдается снижение краевого угла смачивания [121, 283]. Однако в некоторых случаях, особенно тогда, когда в результате взаимодействия расплава с твердой подложкой образуются интерметаллиды, возможно, что начиная с некоторой температуры произойдет увеличение угла б. Так, при смачивании стали расплавом цинка в интервале 748—873 К наблюдается снижение во времени угла В до нуля. При 923 К в результате интенсивного образования интерметаллидов конечное значение О составило 10°, поэтому снижение скорости образования интерметаллидов, например, введением в расплав межфазно активных элементов, может позволить добиться лучшей смачиваемости твердых металлов расплавленными и в условиях образования интерметаллидов на межфазной границе.

Существенное влияние на смачиваемость твердых тел расплавленными металлами оказывает газовая среда. Это влияние особенно заметно в том случае, когда на границе с применяемым газом происходит существенное снижение величины поверхностного натяжения металлического расплава. Например, в наших исследованиях [ПО] отмечено, что замена Аг на СО, или воздух снижает величины 6 при смачивании оксидных подложек (А1203) расплавом армко-железа и стали СтЗ (Т = 1803 К) через 5 с соответственно от 130 и 124° до 60 и 72°. Улучшение смачиваемости при замене аргона на С02 наблюдалось и в системе чугун — проволока Св-08.