Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал
The contact and capillary properties of metal melts, processes of solid surface wetting by them, and adhesion of metal to the solid surface are the main characteristics determining the various technological processes during which the liquid metal or alloy comes into contact with the surface of the h...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/796 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| id |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-796 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-12-07T11:19:20Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
температурна залежність кута змочування робота адгезії проходження частинки над потенційним бар’єром відбивання частинки від потенційного бар’єра де Бройлева хвиля квантове число |
| spellingShingle |
температурна залежність кута змочування робота адгезії проходження частинки над потенційним бар’єром відбивання частинки від потенційного бар’єра де Бройлева хвиля квантове число Syrovatko, Yu. V. Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| topic_facet |
temperature dependence of wetting angle work of adhesion passage of a particle over the potential barrier reflection of the particle from the potential barrier de Broglie wave quantum number температурна залежність кута змочування робота адгезії проходження частинки над потенційним бар’єром відбивання частинки від потенційного бар’єра де Бройлева хвиля квантове число |
| format |
Article |
| author |
Syrovatko, Yu. V. |
| author_facet |
Syrovatko, Yu. V. |
| author_sort |
Syrovatko, Yu. V. |
| title |
Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| title_short |
Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| title_full |
Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| title_fullStr |
Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| title_full_unstemmed |
Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| title_sort |
розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал |
| title_alt |
Calculation of work of adhesion and contact angle as dependent on the temperature in melt–solid metal systems |
| description |
The contact and capillary properties of metal melts, processes of solid surface wetting by them, and adhesion of metal to the solid surface are the main characteristics determining the various technological processes during which the liquid metal or alloy comes into contact with the surface of the harder, more refractory substance. When conducting the various metallurgical processes, it is necessary to determine the temperature effect on the nature of wetting of the solid phase by the liquid one. Therefore, calculation of the wetting threshold temperature, i.e. the temperature at which the contact angle decreases sharply because of significant increase in the work of adhesion in nonequilibrium melt–solid metal systems, is of great practical importance. In this regard, the work objective was to calculate the change in the work of adhesion and the contact angle as dependent on the temperature for melt-solid metal systems. Our model was constructed based on the concepts of the Wentzel–Kramers–Brillouin quasiclassical quantum theory. The fundamental elements of the proposed model are the values of quantum numbers, directly depending on the temperature. The temperature at which the quantum number of the system changes from the integer to half-integer determines the wetting threshold, that is, a sharp improvement in the system wetting. Interaction of the melt ions with the substrate atoms is considered indirectly through the formation of a potential barrier. According to the Wentzel–Kramers–Brillouin concepts, passage or reflection of a particle with the reduced mass over the barrier is determined by the integer or half-integer ratio of the de Broglie wave and linear dimensions of the potential barrier. According to the results of calculations, the curves of dependence of the contact angle on the temperature for the Sn–Al, Pb–Al, Sn–Cu and Pb–Cu systems were constructed. Their comparison with the curves of dependence of the contact angle on the temperature of the same systems, constructed experimentally by the other authors, shows that these curves have similar dynamics. Thus, with the use of the presented method it is possible to determine by calculation the work of adhesion and the contact angle in the melt-solid metal systems. |
| publisher |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/796 |
| work_keys_str_mv |
AT syrovatkoyuv calculationofworkofadhesionandcontactangleasdependentonthetemperatureinmeltsolidmetalsystems AT syrovatkoyuv rozrahunokrobotiadgezíííkontaktnogokutazmočuvannâvzaležnostívídtemperaturivsistemahrozplavtverdijmetal |
| first_indexed |
2025-07-22T19:35:49Z |
| last_indexed |
2025-12-07T11:23:27Z |
| _version_ |
1851774500306157568 |
| spelling |
oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-7962025-12-07T11:19:20Z Calculation of work of adhesion and contact angle as dependent on the temperature in melt–solid metal systems Розрахунок роботи адгезії і контактного кута змочування в залежності від температури в системах розплав - твердий метал Syrovatko, Yu. V. temperature dependence of wetting angle work of adhesion passage of a particle over the potential barrier reflection of the particle from the potential barrier de Broglie wave quantum number температурна залежність кута змочування робота адгезії проходження частинки над потенційним бар’єром відбивання частинки від потенційного бар’єра де Бройлева хвиля квантове число The contact and capillary properties of metal melts, processes of solid surface wetting by them, and adhesion of metal to the solid surface are the main characteristics determining the various technological processes during which the liquid metal or alloy comes into contact with the surface of the harder, more refractory substance. When conducting the various metallurgical processes, it is necessary to determine the temperature effect on the nature of wetting of the solid phase by the liquid one. Therefore, calculation of the wetting threshold temperature, i.e. the temperature at which the contact angle decreases sharply because of significant increase in the work of adhesion in nonequilibrium melt–solid metal systems, is of great practical importance. In this regard, the work objective was to calculate the change in the work of adhesion and the contact angle as dependent on the temperature for melt-solid metal systems. Our model was constructed based on the concepts of the Wentzel–Kramers–Brillouin quasiclassical quantum theory. The fundamental elements of the proposed model are the values of quantum numbers, directly depending on the temperature. The temperature at which the quantum number of the system changes from the integer to half-integer determines the wetting threshold, that is, a sharp improvement in the system wetting. Interaction of the melt ions with the substrate atoms is considered indirectly through the formation of a potential barrier. According to the Wentzel–Kramers–Brillouin concepts, passage or reflection of a particle with the reduced mass over the barrier is determined by the integer or half-integer ratio of the de Broglie wave and linear dimensions of the potential barrier. According to the results of calculations, the curves of dependence of the contact angle on the temperature for the Sn–Al, Pb–Al, Sn–Cu and Pb–Cu systems were constructed. Their comparison with the curves of dependence of the contact angle on the temperature of the same systems, constructed experimentally by the other authors, shows that these curves have similar dynamics. Thus, with the use of the presented method it is possible to determine by calculation the work of adhesion and the contact angle in the melt-solid metal systems. Контактні та капілярні властивості металевих розплавів, процеси змочування ними поверхонь твердих тіл, адгезія металу до твердої поверхні є основними характеристиками, що визначають різні технологічні процеси, під час яких відбувається контакт рідкого металу або сплаву з поверхнею твердої, більш тугоплавкої речовини. При проведенні різних металургійних процесів необхідно визначити вплив температури на характер змочування твердої фази рідкою. Тому розрахунок температури порогу змочування – температури, при якій крайовий кут різко зменшується внаслідок значного зростання роботи адгезії, – в нерівноважних системах розплав–твердий метал має важливе практичне значення. У зв’язку з цим метою роботи було проведення розрахунків зміни роботи адгезії та контактного кута змочування залежно від температури для систем розплав-твердий метал. В основу побудови нашої моделі були покладені уявлення квазікласичної квантової теорії Вентцеля–Крамерса–Бріллюена. Основоположними елементами запропонованої моделі є значення квантових чисел, які безпосередньо залежать від температури. Температура, при досягненні якої відбувається зміна квантового числа системи з цілого на напівціле, визначає поріг змочування – різке поліпшення змочування системи. Взаємодія іонів розплаву з атомами підкладки розглядається опосередковано через формування потенціального бар’єру. Відповідно до уявлень Вентцеля–Крамерса–Бріллюена, проходження або відбиття частинки з наведеною масою над бар'єром визначається цілочисельним або напівцілим співвідношенням хвилі де Бройля і лінійних розмірів потенційного бар’єру. За результатами розрахунків побудовано криві залежності крайового кута від температури для систем Sn–Al, Pb–Al, Sn–Cu і Pb–Cu. Порівняння їх з кривими залежності крайового кута від температури цих же систем, побудованих експериментально іншими авторами, показує, що дані криві мають подібну динаміку. Таким чином, за допомогою представленого методу можливо визначення роботи адгезії і контактного кута змочування в системах розплав-твердий метал розрахунковим шляхом. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-29 Article Article https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/796 10.15407/hftp16.04.572 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 16 No. 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 572-580 Химия, физика и технология поверхности; Том 16 № 4 (2025): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 572-580 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 16 № 4 (2025): Хімія, фізика та технологія поверхні; 572-580 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp16.04 en Copyright (c) 2025 Yu. V. Syrovatko https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |