Объединению неметаллических частиц в сварочной ванне может препятствовать и повышение структурно-механических свойств адсорбционных слоев на поверхности частиц. Повышение структурной вязкости, механической прочности адсорбционных слоев, происходящие в результате адсорбции поверхностно-активных веществ, приводит к тому, что жидкие капли начинают вести себя, как твердые частицы. Они становятся менее подвижными, так как снижается скорость их электрокапиллярного движения. Кроме -юго, затрудняется слияние таких частиц, поскольку скорость слияния двух жидких включений обратно пропорциональна вязкости соединяющихся частиц [273]. Следует отметить, что повышение вязкости и механической прочности поверхностного слоя капли может произойти и при наличии в расплавленном металле мельчайших твердых частичек, отличающихся избирательной смачиваемостью внешней средой эмульсии. При попадании таких частиц на поверхность жидкой капли они остаются в поверхностном слое, вызывая повышение структурно-механических свойств поверхности частицы, что, в конечном итоге, затрудняет объединение включений.

Соединению неметаллических включений может также препятствовать изменение межфазного натяжения на обновленной поверхности. При сближении двух частиц уменьшение толщины пленки металла между ними будет происходить, в основном, вследствие всасывания жидкости в участки пленки, обладающей большей толщиной. Если пленка покрыта с обеих сторон адсорбционными слоями поверхностно-активного вещества, концентрация которого далека от насыщения, то при быстром уменьшении толщины пленки ее поверхность увеличивается, но при этом не успевает выравняться концентрация поверхностно-активного вещества. Вследствие этого возникает разность натяжения с'—о, которая обусловливает возникновение потоков металла, подпитывающих тонкое место пленки. Поскольку такой фактор стабилизации толщины пленки связан с диффузией поверхностно-активного вещества, он выполняет заметную роль лишь при быстром сближении частиц.

В условиях сварки, когда происходит сильное перемешивание металла, частицы, вероятно, сближаются с большой скоростью. Поэтому при сварке фактор стабилизации толщины пленки может оказывать заметное влияние на процесс укрупнения неметаллических включений.

Если в расплаве находятся частицы, содержащие РеО, МпО или сульфиды в количествах, значительно превышающих равновесные, то между металлом и частицей будет происходить

Рис. 33. Возможные схемы слияния неметаллических включений: с — жидкое с жидким; б — жидкое с твердым; в — твердое с твердым.

интенсивный обмен веществом. Следовательно, масса частицы будет меняться во времени. Движение частицы переменной массы описывается уравнением [140]:

m4~dT - ~ Гс -Г" —fi- foTH,

где m4 — масса частицы в момент времени т; тч --общая

сила, действующая на частицу; Рс — сила сопротивления движению частицы; tOTH — скорость вылета молекул относи-

тельно частицы; —--скорость уменьшения массы частицы;

Vom --реактивная сила, возникающая в результате вылета молекул из частицы.

Совершенно очевидно, что при сближении таких частиц в объеме металла между частицами концентрация вещества, которым обмениваются частицы с металлом, будет выше, чем с наружной стороны частиц. Вследствие этого возникнут реактивные силы, способствующие соединению частиц.

На процесс объединения включений будет влиять и их форма [202]. Даже в том случае, когда диффузионные слои отсутствуют, слияние крупных капель менее вероятно, чем мелких. Это связано с тем, что крупные капли легче деформируются и при сближении таких деформированных капель удаление металла из зазора затруднено (рис. 33). Включения гораздо легче соединяются, если хотя бы одно из них — твердое остроугольное, так как в этом случае прослойка жидкости, примыкающая к остроугольной части включения, удаляется с большой скоростью [226].

Важное значение имеет и величина межфазного натяжения на границе металл — включение. Как показали эксперименты [273], в неподвижной среде коалесценции жидких частиц происходит быстрее, если они имеют высокое межфазное натяжение на границе с металлом. Причем чем ближе значения