[第二章固体的表面性质.ppt

表面形貌轮廓  又称微观粗糙度，无明显的周期性 波距s较短（约2~800μm） 波高h较小（约0.03~400μm ） 表面粗糙度越低，则表面越光亮。 评定指标： Ra---轮廓算术平均偏差、Rq---轮廓均方根偏差 Rz---微观不平度十点高度、Ry---轮廓最大高度。 1、高度特性参数（1）轮廓算术平均偏差 Ra 中线m：实体面积＝空间面积　　 （2）轮廓均方根偏差 Rq 轮廓图形上各点和中线之间距离平方的平均值的平方根 Zi大的点比重大，能高度反映粗糙度 Ra≈0.8Rq （3）微观不平度十点高度 Rz 是在标准长度L内五个最高的轮廓峰高的平均值与五个最低的轮廓谷深的平均值之和 (4)轮廓最大高度 Ry 是表面经常出现的微观不平度的最大高度。 即在标准取样长度内轮廓顶线和轮廓谷底线之间的距离。 一般取若干段，求Ry的平均值， 避免出现用R偶然代替 Ry 相互换算（在一定程度上） 三、表面轮廓高度的分布 以表面轮廓中线为x轴， 在标准长度L内，每隔一定距离ΔL，测量轮廓图形距参考中线的高度Z1、Z2、……Zi 然后求出同一Z值的个数，作为该高度的纵标频数。 微凸体高度分布 微凸体高度分布曲线 表面粗糙度越低，曲线越接近正态分布 四、支承面积曲线－－－支承长度率曲线－－微观不平度的形状特性参数： 在取样长度内，一平行于中线的线与轮廓相截，得各  截段长度之和与取样长度之比 能表示粗糙表层的微凸体的高度分布 表示表面磨损到一定程度时，支承面积的大小 主要用于计算实际接触面积 简便起见，一般用二维作图法求支承面积曲线 五、接触角与润湿能力 液体对固体表面润湿程度可用θ表示。它是在液滴、固体、气体接触的三相界面点。而润湿角的大小取决于它们的表面张力的大小。当一滴液滴在固体表面上达到平衡时，应满足下列方程： 增加润湿程度，应该增加cosθ、减小θ或提高固气表面张力。 当θ＝0时，即呈完全润湿。说明，只有液体的表面张力小于固体的表面张力时，才有可能润湿。 液滴对材料的润湿模型 式中： rS －固、气表面张力 rL －液、气表面张力 rSL －固、液表面张力 θ －接触角 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. γs=γLcosθ+γsL?? 其中：γs为固体表面张力；γL为液体表面张力；γsL为固体和液体界面张力。 该方程叫做Yong方程式。它表明接触角的大小与三相界面之间的定量关系。 当γsγsL时，则cosθ0为正值，θ90°，此时为润湿；而且γs与γsL相差越大，θ角越小，润湿性越好。 当γsγsL时，则cosθ0为负值，θ90°，此时不润湿；而且γs越大和γsL越小时，θ角越大，不润湿程度越严重。 应当指出的是，上面的平衡式仅适用于固、液、气三相的稳定接触的情况。这时三个界面张力之间必须满足下列不等式 γs－γsL≤γL?? Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 否则，分子大于分母，θ角就无意义了。这时三相接触不能建立平衡。 由Young方程可以看出：表面能高的固体比表面能低的固体更容易被液体所润湿。所以在生产上可以通过改变三个相界面上的γ值来调整接触角。如加入一种使γL和γsL减少的所谓表面活性物质 ，可使θ减小，润湿程度增加；反之，若加入某种使γL增大的表面惰性物质，可使θ增大，润湿程度减小. 润湿作用可以从分子间的作用力来分析：润湿与否取决于液体分子间的相互作用力（内聚力）和液固分子间的吸引力（粘附力）的相对大小，若后者较大，则液体在固体表面铺展，呈润湿；若前者占优势则不铺展，呈不润湿。 液体和固体之间的吸附粘结力可以表示为： ISL=γL+γs-γsL=γL（1+cosθ） 可见，粘结力大小与液体表面张力γL及接触角θ有关。θ愈小，则ISL越大，粘结越牢。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 摩擦系数 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 温度（℃） Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 图2-12 各种表