Wpływ temperatury i dodatków stopowych na zwilżalność oraz reaktywność w układzie Al/SiO2

Przeprowadzono badania kinetyki zwilżania podłoża SiO2 (szkło kwarcowe) przez ciekłe aluminium i jego podwójne stopy, zawierające 11% Si, 6% Ti oraz 32% Cu (% wag.). Badania wykonano metodą kropli leżącej w próżni, w temperaturze 1073, 1173 i 1273 K. Strukturę i skład fazowy otrzymanych próbek Al/SiO2 oraz Al-X/SiO2 (X - dodatek stopowy) badano metodami mikroskopii optycznej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Stwierdzono, że zwilżalność w układzie Al/SiO2 ma charakter reaktywny i jest związana z reakcją chemiczną 4Al + 3SiO2 = 2Al2O3 + 3Si. Wprowadzone do aluminium dodatki stopowe Si i Cu nie zmieniają charakteru oddziaływania w układzie Al/SiO2, a jedynie nieznacznie pogarszają zwilżalność. W przypadku stopu AlTi6, powstały na skutek wyżej wymienionej reakcji krzem reaguje z tytanem i tworzy fazę TiSi2, zgodnie z reakcją Ti + 2Si = TiSi2.

---

A sessile drop method was applied to study the wettability kinetics of molten pure aluminum and its binary alloys containing 11% Si, 6% Ti and 32 % Cu (% wag.) on SiO2 (quartz) substrates in vacuum at 1073, 1173 and 1273 K. Structure and phase composition of sessile drop samples of Al/SiO2 and Al-alloy/SiO2 systems were characterized by optical and scanning electron microscopy. The results have confirmed that the wettability phenomenon in Al/SiO2 has a reactive nature due to the reaction 4Al + 3SiO2 = 2Al2O3 + 3Si. Alloying Al with Si or Cu does not change the character of interaction. However, compared to pure Al, it reduces reactivity and results in worse wetting properties. For AlTi6 alloy, Si, freshly formed due to the mentioned reaction, reacts with Ti from the alloy and produces a new phase TiSi2 according to the reaction Ti + 2Si = TiSi2.