лучевой нагрев позволяет получать довольно точные результаты [328, 358].

Метод массы капель. Для этого метода характерны простота и легкость обработки эксперимента. При проведении исследований капля с торца прутка отрывается в тот момент, когда силы тяжести становятся несколько выше сил поверхностного натяжения. Величина поверхностного натяжения чаще всего рассчитывается по формуле

Р,(1.18)

где /*■ — поправочный коэффициент, который учитывает разницу между массами капли, образовавшейся на торце прутка, и оторвав-

(_ ,шейся капли.

° " 1Метод массы капли известен

давно, но в последнее время применялся лишь в работах 1205,318, 328]. Хотя он и позволяет при определении поверхностного натяжения избежать контакта изучаемого материала с материалом тигля (подложки), недостатки, присущие этому методу, затрудняют его использование. К этим

Рис. 4. Измерение поверхностного натя- недостаткам, в первую очередь, жения методом лежащей капли.относится необходимость регу-

лировать процесс образования и отрыва капли, так как только медленное ее образование позволяет получить относительно точные результаты. Кроме того, при проведении экспериментов по данной методике на точность замера может оказывать влияние даже незначительная вибрация. Существенным недостатком метода является также то, что он позволяет находить величину поверхностного натяжения лишь при температуре плавления исследуемого материала.

Метод лежащей капли. Форма свободно лежащей капли определяется действием сил тяжести и поверхностного натяжения. Поэтому зная размеры капли, можно найти и величину поверхностного натяжения. Несмотря на значительную трудоемкость метода, в последнее время он находит широкое применение, что обусловлено такими его достоинствами, как довольно высокая точность, возможность измерения поверхностного натяжения при различных температурах, отсутствие в расчетных формулах краевого угла.

Капля, лежащая на подложке из огнеупорного материала, фотографируется, а затем на негативе или фотографии определяют ее размеры: максимальный диаметр д. и расстояние к от плоскости капли, имеющей максимальный диаметр, до вершины капли (рис. 4). Зная эти размеры, можно по графикам или таблицам найти величину поверхностного натяжения. В случае использования графиков, что гораздо проще, расхождение в определении величины поверхностного натяжения не превышает 1,5—2,5 %.

Точность измерения поверхностного натяжения расплавов по данному методу повышается, если (А. с. № 1288550, СССР) помимо максимального диаметра капли находить еще и радиус кривизны в вершине капли.

Размеры капель необходимо определять в расплавленном состоянии, так как при кристаллизации металла изменяются не только их размеры, но и форма, поэтому измерение размеров затвердевших капель может привести к ошибке в определении поверхностного натяжения на 20—30 % и более. Ошибка в результате измерения застывших капель будет особенно большой, если в состав атмосферы входят газы, растворяющиеся в расплавленном металле и выделяющиеся из него при кристаллизации, например азот В этом случае в капле металла образуются поры, что приводит к весьма значительному изме- ъи-г,мДжМг нению размеров капли.

Следует отметить, что при проведении экспериментов по данному методу полученные результаты зависят также от массы капли, материала подложки и способа ее по-5 д # Х)М/Я

лучения. Так, по данным [3561, по- п с п- д.

. «¡1рис 5 Влияние первоначальной фор-

ристость подложки не должна пре- мы навески металла на величину повышать 30—35 %, масса капли верхностного натяжения для системы 5 г (по нашим данным, 7 г для ме- сталь У8А — азот (Т = 1803 К), талла и 3,5 г для шлака). Кроме

того, при недостаточном времени выдержки расплавленной капли точность измерения зависит от первоначальной формы металлической навески (рис. 5). Согласно [356], целесообразно использовать цилиндрические образцы с отношением диаметра к высоте, равным единице.

Метод максимального давления в пузырьке. Поверхностное натяжение определяется следующим образом. Капиллярную трубочку из материала, инертного по отношению к расплаву, погружают в последний и измеряют максимальное давление, необходимое для образования пузыря на торце трубки. Для трубочки с малым радиусом можно считать, что образующийся пузырек имеет форму, близкую к полусфере (рис. 6). Суммарное давление, при котором образуется пузырек газа на конце трубочки, складывается из гидростатического Рн и давления Ра, которое определяется силами поверхностного натяжения. Тогда

Рк + Ро = яНу+2о/г.(1.19)

Следовательно, суммарное давление зависит от глубины погружения трубочки в расплав, плотности расплава, поверхностного натяжения и радиуса трубочки. Если жидкость смачивает трубочку, то при расчете за радиус принимают внутренний ее радиус, а если не смачивает, то наружный.

Метод максимального давления в пузырьке широко применяется для= измерения поверхностного натяжения и металлов, и шлаковых расплавов, однако он имеет ряд недостатков. Так, при большом диаметре трубо-