Вязкость жидких тугоплавких оксидов

Вязкость (или коэффициент вязкости) жидких тугоплавких оксидов имеет практическое значение при производстве сверхвысокотемпературных композиционных материалов методами жидкофазных технологий. Так, например, численные значения этого параметра следует принимать во внимание при оценке глубины пропитки пористых твердых основ - компонентов сверхвысокотемпературных композиционных материалов. Величина этого параметра учитывается также при расчете сил вязкого сопротивления процессу растекания жидких оксидов по поверхности твердых тел при нанесении защитных покрытий на основу сверхвысокотемпературных композиционных материалов.



Вязкость жидкого оксида алюминия измеряют методом крутильных колебаний тигля, содержащего расплав Al2O3. Вязкость жидкого оксида алюминия при температуре, превышающей температуру его плавления, равна 57 мПа*с. Повышение температуры сопровождается резким падением вязкости оксида алюминия. Кинематическая вязкость Al2O3 в интервале температур 2090—2400 °C приведена ниже:

По результатам исследований установлено, что зависимость Ign — 1/Т не является линейной, что может свидетельствовать о возможных структурных изменениях в жидком оксиде алюминия при температурах, близких к температуре плавления.

Теоретическая оценка вязкости расплавов может быть выполнена по различным расчетным формулам, позволяющим сравнить расчетные значения вязкости расплавов с экспериментальными. Согласно теории активного комплекса, развитой Эйрингом, вязкость жидких сред может быть рассчитана по формуле

где N = (6,02252±0,00028)*10в23 моль-1; V — молярный объем жидкости; h = (6,62517±0,00023)10в-34 Дж*с; АFn - свободная энергия активации вязкого течения.

Температурная зависимость свободной энергии вязкого течения жидкого оксида алюминия в интервале температур 2275—2875 К изменяется в пределах от 162 до 180 кДж/моль.

Полученные значения вязкости расплава оксида алюминия могут быть использованы для оценки капиллярных эффектов при жилкофазных технологиях производства сверхвысокотемпературных композиционных материалов.



Температурная зависимость вязкости жидкого диоксида титана в интервале 2150—2350 К удовлетворительно описывается уравнением

где А — постоянная; En — энергия активации вязкого течения.

При температурах от 2143 (Tпл) до 2473 К величина кинематической вязкости (v) диоксида титана меняется в интервале значений от 25 до 8 мкм3/с. Свободная энергия активации вязкого течения жидкого диоксида титана линейно возрастает при повышении температуры. Такой характер изменения свободной энергии активации вязкого течения жидкого TiO2 можно объяснить увеличением расстояния между компонентами расплава при повышении температуры, а также увеличением числа кластеров в жидком диоксиде титана.